DE112015003972T5 - Die and punch for a pressing tool - Google Patents
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Abstract
Einem Presswerkzeug ist eine Matrize oder ein Stempel zugeordnet. Die Matrize oder der Stempel weisen einen Körper und eine Walzeneinheit auf mit einem Halter und einer Walze. Der Halter ist derart geformt, dass er gleitend in einen komplementären Hohlraum in dem Körper greift, um so einen sicheren Einbau des Halters im Körper zu erleichtern. Der Halter ist dabei lösbar in den Körper einsetzbar, um die Walze als Formkante für das Formen eines Werkstücks in einem Presswerkzeug darzustellen. Die Walze ist relativ zum Halter beim Formen des Werkstücks drehbar, um die Walze vor Abnutzung zu schützen.A die or die is assigned to a pressing tool. The die or punch comprises a body and a roller unit with a holder and a roller. The retainer is shaped to slidably engage a complementary cavity in the body to facilitate secure mounting of the retainer in the body. The holder is releasably inserted into the body to represent the roller as a shaping edge for the molding of a workpiece in a pressing tool. The roller is rotatable relative to the holder in forming the workpiece to protect the roller from wear.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Matrize und einen Stempel für den Einsatz in einem Presswerkzeug. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Matrize und einen Stempel mit einem austauschbaren Schulterbereich für eine mechanische Presse.The present invention relates to a die and a punch for use in a pressing tool. A preferred embodiment of the invention relates to a die and a punch with a replaceable shoulder region for a mechanical press.
Metallpressen kommen in vielen und unterschiedlichen Formen vor. An einem Ende des Spektrums befindet sich die „Garagenpresse”, bei der es sich um eine einfache und kostengünstig produzierte Konstruktion handelt, die so konzipiert ist, dass sie für zahlreiche und unterschiedliche einmalige Aufgaben vielseitig einsetzbar ist und womöglich in einer Kfz-Werkstatt benötigt wird, zum Beispiel zum Entfernen von Lagern aus eine Radnabe usw. Am anderen Ende des Spektrums befindet sich die Hochpräzisions-, Hochgeschwindigkeits-„Prägepresse”, die zum Austanzen von Millionen von Münzen mit extremer Genauigkeit ausgelegt ist. Andere herkömmliche Pressen in diesem Spektrum umfassen Abkantpressen und mechanische Pressen. Abkantpressen sind für die Fertigung von langen Blechteilen wie Speicherschränken und Bauprodukten wie den Dachrinnen usw. ausgelegt. Mechanische Presse ist ein allgemeiner Begriff für den am häufigsten verwendeten Typ einer Presse, der zur Fertigung einer Vielzahl von täglich verwendeten Metallbauteilen eingesetzt wird, angefangen bei kleinen Automobilteilen bis hin zu Gebäudesockeln, Möbeln, Elektrogeräten, Baugruppen und einer endlosen Liste von anderen alltäglichen Vorrichtungen.Metal presses come in many and different forms. At one end of the spectrum is the "garage press", a simple and cost-effective construction designed to be versatile enough to handle a wide variety of unique tasks and possibly needed in a car repair shop For example, to remove bearings from a wheel hub, and so on. At the other end of the spectrum is the high-precision, high-speed "embossing press" designed to eject millions of coins with extreme accuracy. Other conventional presses in this spectrum include press brakes and mechanical presses. Pressbrakes are designed for the production of long sheet metal parts such as storage cabinets and construction products such as the gutters, etc. Mechanical press is a generic term for the most commonly used type of press used in the manufacture of a variety of metal components used daily, from small automotive parts to building pedestals, furniture, electrical appliances, assemblies, and an endless list of other everyday devices.
Als Abkantpresse wird in der Regel eine Maschine bezeichnet, die zum Biegen von einzelnen, simplen Faltungen relativ dünner Blechteilen verwendet wird. Da die Maschine zum Biegen von relativ dünnen Blechteilen eingesetzt wird, sind die auf das Werkstück einwirkenden Kräfte relativ gering. Die Maschine kann leicht auf unterschiedliche Geschwindigkeiten und Hubhöhen (die Strecke, auf die der Stempel bis zum Werkstück und der Matrize senkbar ist) eingestellt werden. Werkzeuge einer Abkantpresse sind Standard-Werkzeuge und können schnell ein- und ausgebaut werden. Werkzeuge einer Abkantpresse sind in der Regel relativ leicht und können manuell angehoben werden. Während des Betriebs der Abkantpresse erfolgt am untersten Punkt des Hubs normalerweise ein Kontakt mit dem Werkstück an nur drei Punkten; vom Stempel am oberen mittleren Bereich und von den beiden Schultern der Matrize an der Unterseite des Werkstücks. Eine mechanische Presse wird verwendet, um relativ dicke Metallteile zu biegen oder zu stanzen. Die durch eine mechanische Presse ausgeübten Kräfte sind viel höher als diejenigen, die durch eine herkömmliche Abkantpresse ausgeübt werden. Eine mechanische Presse ist für sehr geringe Toleranzen ausgelegt; beispielsweise sind die bei der mechanischen Presse verwendeten Werkzeuge auf Gleitschienen montiert, um sicherzustellen, dass sie stets in der gleichen relativen Position zueinander angeordnet sind. Werkzeuge einer mechanischen Presse – eine Matrize und ein Stempel eingeschlossen – werden in die Maschine gesichert eingebaut; ein Vorgang, der leicht eine oder mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann. Die Werkzeuge sind aus massivem Stahl gefertigt und sehr schwer und erfordern oft eine spezielle Ausrüstung, um sie in die richtige Position zu heben. Am unteren Hubpunkt einer mechanischen Presse befindet sich das Werkstück in der Regel komplett zwischen dem Stempel und der Matrize, d. h. es besteht nirgendwo ein Spalt.As a press brake is usually referred to a machine that is used to bend individual, simple folds relatively thin sheet metal parts. Since the machine is used for bending relatively thin sheet metal parts, the forces acting on the workpiece are relatively low. The machine can easily be adjusted to different speeds and lifting heights (the distance to which the punch can be lowered down to the workpiece and the die). Tools of a press brake are standard tools and can be quickly installed and removed. Tools of a press brake are usually relatively light and can be lifted manually. During operation of the press brake, normally, at the lowest point of the stroke, contact with the workpiece occurs at only three points; from the punch at the upper middle area and from the two shoulders of the die at the bottom of the workpiece. A mechanical press is used to bend or punch relatively thick metal parts. The forces exerted by a mechanical press are much higher than those exerted by a conventional press brake. A mechanical press is designed for very low tolerances; For example, the tools used in the mechanical press are mounted on slide rails to ensure that they are always in the same relative position to each other. Tools of a mechanical press - including a die and a punch - are installed securely in the machine; a process that can easily take one or more hours. The tools are made of solid steel and very heavy and often require special equipment to lift them into position. At the lower stroke point of a mechanical press, the workpiece is usually completely between the punch and the die, d. H. there is nowhere a gap.
Bei einer mechanischen Presse wird der Radius der Schulter der Werkzeuge im Allgemeinen durch die Stärke des Werkstücks bestimmt. Die optische Erscheinung des Werkstücks ist, allgemein gesprochen, nicht so wichtig. Eine mechanische Presse wird in der Regel für die sich wiederholenden Pressarbeiten verwendet – eine Maschine kann tagtäglich 10.000 identische Operationen ausführen. Mechanische Pressen werden normalerweise nicht zum einmaligen Biegen von Blechen verwendet.In a mechanical press, the radius of the shoulder of the tools is generally determined by the thickness of the workpiece. The visual appearance of the workpiece is generally not so important. A mechanical press is typically used for repetitive press work - a machine can perform 10,000 identical operations every day. Mechanical presses are not normally used for single sheet bending.
Die in den mechanischen Pressen verwendeten Werkzeuge sind oft aus behandelten und gehärteten Spezialwerkzeugstählen hergestellt.The tools used in the mechanical presses are often made from treated and hardened special tool steels.
Der Hartstahl kann gehärtet werden, indem der Stahl zunächst erhitzt und anschließend schnell wieder abkühlt wird. Der Stahl wird dann erneut auf eine niedrigere Temperatur erhitzt, um dann langsam abzukühlen. Manchmal ist das Schneiden einer Gewindebohrung nur in ein Werkzeug aus gehärtetem Stahl möglich. Dieser Vorgang ist jedoch extrem schwierig und teuer. In der Regel ist es kostengünstiger, ein Werkzeug aus gehärtetem Stahl zu ersetzen, als eine Gewindebohrung in das Werkzeug zu schneiden.The hard steel can be hardened by first heating the steel and then quickly cooling it down again. The steel is then reheated to a lower temperature for slow cooling. Sometimes cutting a tapped hole is only possible in a hardened steel tool. However, this process is extremely difficult and expensive. It is usually less expensive to replace a hardened steel tool than to cut a threaded hole in the tool.
Es ist problematisch, die am stärksten in Anspruch genommenen Bereiche eines Metallformwerkzeugs in einer mechanischen Presse ständig instandzuhalten oder zu reparieren. Bei den am stärksten in Anspruch genommenen Bereichen eines Werkzeugs handelt es sich in der Regel um die Schultern. Der Schaden an den Schultern wird durch das Ziehen des Werkstücks über die Schulter oder durch das Ziehen der Schulter über das Werkstück verursacht. Grundsätzlich wird der Schaden durch die Reibung zwischen den beiden Auflageflächen verursacht, durch die genügend Wärme auf einer mikroskopischen Ebene erzeugt wird, um einige der Oberflächenpartikel schmelzen zu lassen, was dann zu weiteren Schäden an der umgebenden Oberfläche führt. Faktoren, die das Ausmaß der Beschädigung des Werkzeugs bestimmen, sind:
- • Die Eigenschaften des Werkstückmaterials
- • Der zwischen der Auflagefläche der Werkschulter und dem Werkstück ausgeübte Druck
- • Die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück über die Werkzeugschulter oder die Werkzeugschulter über das Werkstück gezogen wird
- • Die Menge und die Qualität des Schmiermittels zwischen den Auflageflächen
- • Die Qualität des Werkzeugmaterials
- • Die Oberflächengüte des Werkstücks und des Werkzeugmaterials
- • Die allgemeine Sauberkeit der Oberflächen des Werkstücks und der Werkzeugschulter
- • Andere weniger wichtige Faktoren wie Raumtemperatur
- • Die Produktionsrate (je häufiger das Werkzeugs pro Stunde verwendet wird, desto häufiger muss das Werkzeug aufgrund von Schäden ersetzt werden).
- • The properties of the workpiece material
- • The pressure exerted between the bearing surface of the work shoulder and the workpiece
- • The speed at which the workpiece is pulled over the workpiece via the tool shoulder or tool shoulder
- • The quantity and quality of the lubricant between the bearing surfaces
- • The quality of the tool material
- • The surface quality of the workpiece and the tool material
- • The general cleanliness of the surfaces of the workpiece and the tool shoulder
- • Other less important factors such as room temperature
- • The production rate (the more frequently the tool is used per hour, the more frequently the tool needs to be replaced due to damage).
Es ist das Ziel einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenigstens teilweise das Problem der Beschädigung der Schulter oder den Schultern des Werkzeugs zu beheben. Auch wenn dieses Ziel auf die bevorzugte Ausführungsform gerichtet ist, wird klargestellt, dass der Geltungsbereich der Ansprüche dadurch nicht eingeschränkt wird. Denn das Ziel der Erfindung besteht per se einfach darin, der Öffentlichkeit eine nützliche Auswahl zur Verfügung zu stellen.It is the object of a preferred embodiment of the present invention to at least partially overcome the problem of damaging the shoulder or shoulders of the tool. Although this object is directed to the preferred embodiment, it is to be understood that the scope of the claims is not thereby limited. For the purpose of the invention per se is simply to provide the public with a useful selection.
Der Begriff „umfassend” und Ableitungen davon, beispielsweise „umfasst”, falls und wenn in Bezug auf eine Kombination von Merkmalen verwendet, ist nicht als Ausschluss der Möglichkeit anzusehen, dass die Kombination weitere nicht näher spezifizierte Merkmale aufweisen kann. So bedeutet beispielsweise eine Aussage, dass eine Anordnung bestimmte Teile „umfasst”, nicht, dass es optional nicht auch andere zusätzliche Teile geben kann.The term "comprising" and derivatives thereof, for example, "comprising" if and when used in relation to a combination of features, should not be construed as excluding the possibility that the combination may have other unspecified features. For example, a statement that an assembly "includes" certain parts does not mean that, optionally, there can not be other additional parts as well.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Matrize oder ein Stempel für ein Presswerkzeug bereitgestellt, umfassend:
einen Körper; und
eine Walzeneinheit, bestehend aus einem Halter und einer Walze;
wobei der Halter so geformt ist, dass er gleitend in einen komplementären Hohlraum im Körper greift, um so einen sicheren Einbau des Halters im Körper zu erleichtern und der Halter dabei lösbar in den Körper einsetzbar ist, um die Walze als Formkante für das Formen eines Werkstücks in einem Presswerkzeug darzustellen und die Walze in Bezug zum Halter beim Formen des Werkstücks drehbar ist, um die Walze vor Abnutzung zu schützen.According to one aspect of the invention, there is provided a die or punch for a press tool, comprising:
a body; and
a roller unit consisting of a holder and a roller;
the holder being shaped to slidably engage a complementary cavity in the body so as to facilitate secure mounting of the holder in the body, the holder being releasably insertable into the body to form the roller as a forming edge for forming a workpiece in a pressing tool, and the roller is rotatable with respect to the holder in forming the workpiece to protect the roller from wear.
Optional umfasst die Walze einen drehbaren Zylinder, der in Bezug zum Halter austauschbar ist.Optionally, the roller includes a rotatable cylinder which is replaceable with respect to the holder.
Optional ist die Walze durch einen Clip lösbar an dem Halter gesichert.Optionally, the roller is secured by a clip releasably secured to the holder.
Optional umfasst die Walz eine Nut, zur Erleichterung der Sicherung durch den Clip.Optionally, the roller includes a groove to facilitate securing by the clip.
Optional umfasst der Halter einen Schlitz, zur Erleichterung der Sicherung des Clips.Optionally, the holder includes a slot to facilitate securing the clip.
Optional weist der Clip im Wesentlichen eine Hufeisenform auf.Optionally, the clip essentially has a horseshoe shape.
Optional werden die Enden der Walze in Endhalteplatten gehalten und die Walze ist relativ zu den Platten drehbar Optionally, the ends of the roller are held in end plates and the roller is rotatable relative to the plates
Optional weist der Halter mindestens einen Kanal auf, wobei der Kanal angepasst ist, um die Zufuhr eines Schmiermittels aus einer Öffnung des Halters in die Walze zu ermöglichen.Optionally, the holder has at least one channel, wherein the channel is adapted to allow the supply of a lubricant from an opening of the holder in the roller.
Optional verlaufen zwei Kanäle von gegenüberliegenden Enden des Halters.Optionally, two channels extend from opposite ends of the holder.
Optional weist der Halter in einer Seite mindestens eine Befestigungsnut auf, die ausgebildet ist, um eine Verbindung mit einem komplementären Vorsprung des Körpers einzugehen, um eine sichere Befestigung des Halters in dem Körper zu erleichtern.Optionally, the holder has in one side at least one attachment groove which is adapted to engage with a complementary projection of the body to facilitate secure attachment of the holder within the body.
Optional gibt es zwei Befestigungsnuten, die im Wesentlichen jeweils auf entgegengesetzten Längsseiten des Halters verlaufen.Optionally, there are two mounting grooves, each extending substantially on opposite longitudinal sides of the holder.
Optional ist der Halter geformt, um die Walze im Presswerkzeug in Position zu halten.Optionally, the holder is shaped to hold the roller in place in the press tool.
Optional halbiert die Walzeneinheit den Innenwinkel der Schulter des Körpers der Matrize oder des Stempels, an dem sie angebracht ist.Optionally, the roller unit bisects the interior angle of the shoulder of the body of the die or stamp to which it is attached.
Optional ist das Presswerkzeug an eine mechanische Presse angebaut.Optionally, the pressing tool is attached to a mechanical press.
Optional ist das Presswerkzeug aus gehärtetem Stahl geformt.Optionally, the pressing tool is formed of hardened steel.
Optional ist die Matrize oder der Stempel durch die Walzeneinheit ergänzbar.Optionally, the die or the punch can be supplemented by the roller unit.
Optional weist der Halter im Vergleich zum Walzenende des Halters einen breiteren Anteil an oder in Richtung der Halterauflage auf, als das Walzenende des Halters.Optionally, the holder has a wider portion in relation to the roll end of the holder or in the direction of the holder support, as the roll end of the holder.
Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und mit Bezug auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen:Hereinafter, some preferred embodiments of the invention will be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. These show:
Bezugnehmend auf
Bezugnehmend auf
Alternativ kann die Walzeneinheit jede geeignete Form haben, damit sie in den komplementären Hohlraum im Stempel und/oder in der Matrize
Die Walzkante
Die verschleißfeste Walzeneinheit
Bei bevorzugten Ausführungsformen werden die Walzen aus gehärtetem Stahl gefertigt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Rest des Stempels und/oder der Matrize aus weniger harten und somit weniger teuren Materialien gefertigt werden, die nicht unbedingt gehärtet werden müssen. Wenn der Stempel und/oder die Matrize aus einem weniger teuren Material hergestellt werden können, dann sind potenzielle Einsparungen bei den Kosten, bei der Bearbeitung und bei den Durchlaufzeiten möglich.In preferred embodiments, the rolls are made of hardened steel. In these embodiments, the remainder of the punch and / or die may be made from less hard and thus less expensive materials that do not necessarily need to be cured. If the punch and / or die can be made from a less expensive material, then potential savings in cost, machining, and turnaround times are possible.
Die Walze wird in dem Halter durch einen Clip
Dem Verschleiß wird auch mittels eines Schmiermittelsystems begegnet. Bezugnehmend auf die
Bezugnehmend auf
Wenn die Walze
Der Austausch der Walze kann das Entfernen der Walzeneinheit
Zusätzlich können ein Stempel und/oder eine Matrize geändert werden, damit der Stempel oder die Matrize mit der Walze und dem Halter nachgerüstet werden kann. Obwohl es unpraktisch ist, eine Gewindebohrung in einen Stempel oder eine Matrize aus gehärtetem Stahl zu schneiden, ist es möglich, einen Hohlraum oder einen Schlitz für die Walze und den Halter mit Hilfe einer Drahterodiermaschine zu schneiden. Drahterodiermaschinen wurden in den 1960er Jahren entwickelt und können verwendet werden, um Werkzeuge aus gehärtetem Stahl zu schneiden. Eine Drahterodiermaschine kann verwendet werden, um einen Hohlraum in ein Werkzeug aus gehärtetem Stahl zu schneiden – einschließlich des Werkzeugs, das in dem Schulterbereich beschädigt ist – damit ein Werkzeug mit einer Walzeneinheit nachgerüstet werden kann. Dank der möglichen Präzision einer Drahterodiermaschine ist es möglich, einen Hohlraum zu schneiden, um eine Presspassung mit der Walzeneinheit zu erzeugen. Da die Walze oder die Kombination aus Walze und Halter ersetzt werden können, wenn sie verschlissen sind, bieten nachrüstbare Halter und Walzen einen klaren Vorteil gegenüber dem Austausch der Werkzeuge selbst. Die Hohlräume für die Walzeneinheiten können auch geformt werden, wenn das Werkzeug erstmals gefertigt wird. Während das Schneiden eines Hohlraums in den Stempel
Unter erneuter Bezugnahme auf
In einigen Aspekten der Erfindung kann eine Wahl aus Walzeneinheiten
Bezugnehmend auf
Bezugnehmend auf
Während einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft beschrieben wurden, wird klargestellt, dass Modifikationen und Verbesserungen daran vorgenommen werden können, ohne dass vom Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche abgewichen wird.While some preferred embodiments of the invention have been described by way of example, it will be understood that modifications and improvements may be made thereto without departing from the scope of the appended claims.
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