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Verfahren zum Tiefzichen von Näpfchen In Stanzereibetrieben werden
täglich viele Millionen kleinerer runder Teile, a) wie z. B. flache Ronden, Unterlegscheiben,
Metallmarken, Münzen u. dgl., b) mit geringerer Tiefziehbeanspruchung, wie
z. B. Knopfteile, Käppchen u. dgl., c) mit mittlerer bis hoher Tiefziehbeanspruchung,
wie Hohlniete, ösen, HüIsen, Zwingen u. dgl., aus Metallbändem und neuerdings auch
Kunststoffbändern ausgestanzt. Dabei wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die
beste Werkstoffnutzung angestrebt. Diese würde sich ergeben, wenn die Mittelpunkte
der Näpfchen auf dem Streifen in einem Netz gleichseitiger Dreiecke angeordnet würden,
wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in der der mit V bezeichnete Pfeil die
Vorschubrichtung des Werkstoffstreifens darstellt. Man sollte nun annehmen, daß
diese Anordnung durchweg verwendet würde. Dies ist jedoch nicht der Fall. Vielmehr
kann man allgemein feststellen, daß zwar die unter a) genannten Teile in der erwähnten
Dreieckanordnung, daß jedoch die unter b)
genannten Teile meistens und die
unter c) genannten Teile, soweit sie nach dem vorteilhaftesten Massentiefziehverfahren,
dem sogenannten Oeillet-Verfahren, gefertigt werden, bisher ausschließlich in annähernd
quadratischer Anordnung gemäß Fig. 2 ausgestanzt werden, obwohl letzteres theoretisch
einen Werkstoffmehrverbrauch von etwa 15 bis 2011/o gegenüber der erwähnten
Dreieckanordnung bedingt.
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In den seltenen Fällen, in denen man versuchte, bei den unter c) genannten
Teilen dennoch die Dreieckanordnung gemäß Fig. 1 zu verwirklichen, kam man
entgegen allen Erwartungen zu einem bedeutend höheren Werkstoffverbauch als bei
der quadratischen Anordnung. Dieser Widerspruch erklärt sich daraus, daß beim Oeillet-Verfahren
mit der quadratischen Anordnung und bei dem für dieses Verfahren üblichen gleichzeitigen
Tiefziehen mittels der in einer Reihe angeordneten Ziehstempel der ersten Zieboperation
das Werkstoffband in seiner Längsrichtung, also in Richtung der in Fig.
3 eingezeichneten Pfeile, und zwar sowohl in die als auch gegen die Vorschubrichtung
zusätzlich eingezogen wird. Das wirkt sich praktisch so aus, daß das Werkstoffband
durch diesen Ziehprozeß erheblich verkürzt wird. Diese Verkürzung bzw. dieser Einzug
des Werkstoffbandes ist das maßgebende Kennzeichen des Oeillet-Verfahrens. Hierdurch
sind das Verfahren selbst und seine charakteristischen Ziehverhältnisse erst ermöglicht,
weil der Werkstoff je nach Ziehbeanspruchung frei nachfließen kann. Der Einzug
kann mit steigender Tiefziehbeanspruchung Werte von 60 bis 70 079
zusätzlich zum jeweiligen Vorschub erreichen. In der Praxis wurde dieser Einzug
infolge der geradlinigen Anordnung der Ziehstempel bisher nur bei der quadratischen
Anordnung, nicht aber oder praktisch kaum bei einer Anordnung auf einem Netz gleichseitiger
Dreiecke nach Fig. 1 erreicht. Daher war bei letzterer nur ein recht ungünstiges
Ziehverhältnis erreichbar; denn zum Ausgleich für den fehlenden Einzug und zwecks
dennoch brauchbarer Funktion des ganzen Werkzeuges mußten hierbei die einzelnen
Ziehstempel weiter auseinandergerückt werden, was den Werkstoffverbrauch wesentlich
erhöht.
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Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einer Anordnung auf einem Netz
gleichseitiger Dreiecke die einzelnen versetzt angeordneten Ziehstempel den Werkstoff
gegenseitig festhalten und somit daran hindern, nachzufließen, wie nachstehend an
Hand der Fig. 4 erläutert ist. Jeder einzelne Ziehsternpel hat nämlich das Bestreben,
den Werkstoff von allen Seiten radial einzuziehen. Mit Ausnahme der am Rand des
Werkstoffbandes befindlichen haben die Ziehstempel jedoch nur die Möglichkeit des
Einzuges in der und gegen die Vorschubrichtung, so daß nur die Komponente in diesen
Richtungen in Betracht kommt. Innerhalb der Zone zwischen den Geraden A-A
und B-B hat nun diese Komponente von Zichstempel zu Ziehstempel abwechselnd
entgegengesetzte Richtung. Da aber ein gegenseitiges Verschieben oder Fließen des
blechförmigen Werkstoffes
in seiner Ebene praktisch ausgeschlossen
ist, sind bei dieser Anordnung die Voraussetzungen für einen ausreichenden
Einzug nicht gegeben. Diese sind vielmehr nur dann vorhanden, wenn die gleichzeitig
nebeneinander tiefziehenden Stempel, wie in Fig. 3
dargestellt, in gerader
Reihe dicht nebeneinander angeordnet sind. Die Erfüllung dieser Forderung, die unerläßliche
Voraussetzung für die rationelle Anwendung des Oeillet-Verfahrens ist, schien bei
höherer Ziehbeanspruchung die Anordnung auf einem Netz gleichseitiger Dreiecke auszuschließen,
da man bislang keine Möglichkeit sah, hierbei die gleichzeitig tiefziehenden Stempel
in gerader Reihe anzuordnen.
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Entsprechend dem vorstehend Dargelegten ist es bekannt, eine Anzahl
von gleichzeitig arbeitenden Tiefziehstempeln in einer im rechten Winkel zur Vorschubrichtung
des Werkstoffes liegenden geraden Reihe anzuordnen (Fig. 2). Man erreicht damit
zwar einen einwandfreien Einzug des Werkstoffes, muß jedoch beträchtlichen Abfall
in Kauf nehmen. Die geometrisch idealen Anordnungen der gleichzeitig arbeitenden
Stempel auf einem Netz gleichseitiger Dreiecke mit einer Dreieckseite in Vorschubrichtung
(Fig. 1) oder senkrecht zur Vorschubrichtung (vgl. Fig. 9) sind ebenfalls
bekannt. Wegen der ungünstigen Einzugsbedingungen haben sie sich bisher nur bei
der Herstellung flacher Stanzteile verwenden lassen, weil bei diesen praktisch kein
Einziehen des Werkstoffes stattfindet. Sobald jedoch bei tieferem Ziehen Werkstoffeinzug
benötigt wird, muß man bei Dreieckanordnung die Zichstempel weit auseinanderrücken.
So hat man in einem bekannten Fall die tiefzuziehenden Platinen durch eine vorbereitende
Perforation fast völlig vom Werkstoffband gelöst, wodurch der Einzug aus dem Werkstoffband
selbst vermieden wurde. Allerdings läuft diese Maßnahme wiederum auf ein Auseinanderrücken
der Ziehstempel und somit auf hohen Abfallanteil hinaus. Schließlich ist ein Stanzverfahren
zur Herstellung von zwei- oder mehrteiligen Gegenständen, insbesondere Knöpfen aus
fortlaufendem Metallstreifen bekannt, bei dem die zu stanzenden Teile auf jedem
Metallstreifen in einem Netz gleichseitiger Dreiecke mit einer Dreieckseite in Vorschubrichtung
und die Stempel in gerader Reihe angeordnet sind. Bei diesem Verfahren ist aber
eine nennenswerte Tiefziehbeanspruchung nicht vorgesehen und vor allem auch nicht
möglich, weil die Verkürzung und das Verschmälern des Werkstoffbandes sowie dessen
seitliches Einknicken in der Ebene nicht zulässig sind, die beim Tiefziehen zwangläufig
auftreten.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, die
an sich bekannte regelmäßige Dreieckanordnung von Stanzteilen auch für Tiefziehteile
anzuwenden und dabei gleichzeitig die bisherigen Werkstoffverluste zu vermeiden,
ohne jedoch den erforderlichen Werkstoffeinzug zu beschränken. Erfindungsgemäß ist
diese Aufgabe bei einem Verfahren zum reihenweisen, gleichzeitigen Tiefziehen von
Näpfchen in regelmäßiger Dreieckanordnung in einem schrittweise vorgeschobenen Blechstreifen
dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise aufeinanderfolgend gleichzeitig nur
in einer geraden Reihe gelegene Näpfchen tiefgezogen werden. In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung werden bei einer Dreieckanordnung der Näpfchen mit einer Dreieckseite
in Vorschubrichtung in an sich bekannter Weise jeweils die in den etwa
60' zur Streifenvorschubrichtung verlaufenden Reihen gelegenen Näpfchen tiefgezogen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei einer Dreieckanordnung der
Näpfchen mit einer Dreieckseite senkrecht zur Vorschubrichtung in an sich bekannter
Weise jeweils die in den senkrecht zur Streifenvorschubrichtung verlaufenden Reihen
gelegenen Näpfchen tiefgezogen. Schließlich kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
der Streifen in an sich bekannter Weise zweimal hindurchgeführt werden, indem beim
ersten Durchgang bis zum Ausfall der fertigen Teile jeweils eine Leerreihe übersprungen
wird, die im zweiten Durchgang mittig versetzt bearbeitet wird.
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Die Erfindung zeigt erstmals einen Weg, die beiden sich bisher gegenseitig
ausschließenden Forderungen, nämlich Anordnung der Näpfchen auf einem Netz gleichseitiger
Dreiecke einerseits und Anordnung aller gleichzeitig nebeneinander tiefziehenden
Stempel in einer geraden Reihe andererseits, miteinander zu vereinen. Hierdurch
wird erst die optimale Werkstoffnutzung beim Tiefziehen von Näpfchen erreicht und
der bisher bei günstigster Auslegung aller Werkzeugdaten vorhandene Werkstoffverbrauch
um etwa 15 bis 20% gesenkt, was aus der optimalen geometrischen Anordnung und den
optimalen Fließbedingungen des Werkstoffes resultiert, dessen Zufluß statt bisher
von vier nun von sechs Seiten ermöglicht ist und der somit gleichmäßiger erfolgt.
Das so verbesserte Oeillet-Verfahren läßt sich gleicherweise anwenden in kombinierten
Folgewerkzeugen, bei denen mehrere oder zusätzliche Ziehoperationen in ein und demselben
Werkzeug reihenweise hintereinander angeordnet sind. Auch hier ist der oben beschriebene
Einzug unerläßlich und durch entsprechende Vorkehrungen insbesondere auch gegen
die Vorschubrichtung zu ermöglichen.
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Die sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergebende Anordnung der
Stempel ist in Fig. 5 dargestellt. Während bei dem bisher üblichen Oeillet-Verfahren
mit Anordnung der Stempelreihe senkrecht zur Vorschubrichtung der Einzug ausschließlich
in Richtung und auf Kosten der Länge des Werkstoffbandes erfolgte, verringert der
Einzug beim erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend der Anordnung der Reihen der
Ziehstempel unter einem Winkel von etwa 60' zur Richtung des Werkstoffbandes
nicht nur die Länge des Werkstoffbandes anteilig, sondern auch seine Breite zusätzlich
zu dem auch bisher vorhandenen seitlichen Einzug der beiden äußeren Ziehstempel.
Hierdurch erleidet das Werkstoffband im Schnittpunkt seiner Mittellinie mit derjenigen
der Ziehstempel der ersten Ziehoperation einen seitlichen Knick, dessen Winkel sich
aus dem Verhältnis des Einzuges zum Vorschub errechnen läßt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird bereits ab einer Mindestzahl von drei bis vier Ziehstempeln wirksam.
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Man kann auch den Streifen in Vorschubrichtung auftrennen und jeden
Teilstreifen durch je eine im Winkel zueinander angeordnete Stempelreihe
bearbeiten. Die möglichen Anordnungen der Ziehstempel ergeben sich aus den Fig.
6 bis 8. Infolge des erwähnten auftretenden Knickes des Werkstoffbandes
in der Mittellinie der ersten Ziehoperation muß dasselbe an der Stelle X aufgetrennt
werden. Beim abgewandelten Verfahren entstehen jedoch vier Ränder bzw. Randteile
statt bisher zwei bei jedem Vorschub, die wegen des Randeinzuges höheren
Werkstoffverbrauch
bedingen und insbesondere bei höheren Qualitätsansprüchen wegen oft unvermeidlicher
Faltenbildung häufig Schwierigkeiten bereiten.
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In einer weiteren Abänderung des Verfahrens sind die Näpfchen auf
einem Netz gleichseitiger Dreiecke mit einer Dreieckseite senkrecht zur Streifenvorschubrichtung
V und die Ziehstempel in gerader Reihe auch senkrecht zur Streifenvorschubrichtung
angeordnet. Dabei ist der Vorschub auf 86,61/o (sin 60'=0,866)
gegenüber dem
des bekannten Oeillet-Verfahrens verkürzt, und die Näpfchen jeder Reihe sind gegenüber
den der vorhergehenden sowie der folgenden Reihe seitlich um eine halbe Näpfchenteilung
versetzt angeordnet. In der ersten Variante dieses abgeänderten Verfahrens wird
der Werkstoffstreifen gemäß Fig. 9 bei jedem Vorschub mittels eines besonderen
Mechanismus abwechselnd seitlich um eine halbe Teilung versetzt. In der zweiten
Variante gemäß Fig. 10 sind jeweils zwei gleichzeitig arbeitende, mittig
versetzte Reihen von Ziehstempeln vorgesehen. Während die erste Variante einen erhöhten
Konstruktionsaufwand des Vorschubmechanismus bedingt, verlangt die zweite höheren
Aufwand an werkzeugbaulichen Erfahrungen und Mitteln, um den Einzug für die beiden
jeweils gleichzeitig ziehenden Reihen jeder Ziehoperation sicherzustellen.
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In einer zweiten Abwandlung des Verfahrens ist vorgesehen, daß der
Streifen zweimal hindurchgeführt wird, indem beim ersten Durchgang bis zum Ausfallen
der fertigen Teile jeweils eine Leerreihe übersprungen wird, die im zweiten Durchgang
mittig versetzt bearbeitet wird. Hierbei darf jedoch der Vorschub für den ersten
Durchgang nicht einfach das Doppelte des bei der ersten Variante üblichen betragen,
sondern es ist auch der Einzug für den zweiten Durchgang zu berücksichtigen. Einen
Werkstoffmehrverbrauch wie auch einen konstruktiven Mehraufwand gegenüber den vorgenannten
Varianten bedingt dies jedoch.
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"Öbwohl infolge der versetzten Anordnung in je
zwei Reihen ein
Ziehteil verloren ist, gewährleisten auch die abgewandelten Verfahren ab einer Mindestzahl
von fünf Ziehteilen je eine Reihe beachtliche Werkstoffeinsparungen
gegenüber dem bekannten Oeillet-Verfahren.