DE19803814A1 - Lochstanzwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lochstanzwerkzeug, wie es für das Ausschnei­ den von runden Löchern oder ähnlichen Formumrissen in Metallbleche, in plastartigen Kunststoffen und Schichtverbundmaterialien Anwendung findet. Solche Lochstanzwerkzeuge bestehen aus einer hohlzylinderför­ migen Buchse als Werkzeugmatrize und einem gegen deren die Schnei­ de bildende Ringfläche heranbewegbaren in die Matrize eintauchenden, mit an seiner Stirnfläche die Schneiden tragenden Loch- bzw. Schneid­ stempel sowie aus einem beide Werkzeugteile achsmittig durchgreifen­ den Spannglied in Form eines Spannbolzens, durch dessen Betätigung der Schneidstempel gegen die Werkzeugmatrize bewegt und damit in Wirkstellung gebracht wird.

Lochstanzwerkzeuge der vorstehend charakterisierten Art sind prinzipiell bekannt und finden vorwiegend im Metallbau, zum Lochen von Metall­ blechen, aber auch für die Bearbeitung von Kunststoffen und Schichtver­ bundplatten oder Metallfolien Anwendung. (DE 15 02 923; 16 02 491; 16 02 495; 30 27 023; 33 13 948; 44 28 116; G 91 00 020.3; 91 06 737.5; 93 15 393.7; 93 15 392.9; 91 06 737.5; 91 00 020.3; 91 06 736.7).

Die Stempel dieser Lochstanzen weisen mindestens zwei stegartige Schneidkanten auf, von denen jeweils eine Schrägfläche ausgeht, die bis an die freiliegende Stirnfläche der nächstfolgenden Schneidkante heran­ reicht. Durch diese Schrägflächen soll gewährleistet werden, daß sich am Rand der auszustanzenden Lochöffnung beim Vordringen des Stem­ pels in die zugehörige Matrize ein kontinuierlicher Schneidvorgang ergibt, bis der gesamte Umfang der Lochöffnung geschnitten bzw. getrennt ist, während gleichzeitig die stegartigen Schneidkanten in das Material hin­ einschneiden und dieses in zwei oder mehrere Teilstücke zerschneiden, welche daraufhin entfernt werden können.

Aber gerade dieses Entfernen der geschnittenen Teilstücke gestaltet sich mitunter sehr schwierig, weil sie sich sehr leicht in der Matrize festsetzen können. Das ist dann der Fall, wenn während des Stanzvorganges an den Schnittkanten der Teile ein relativ großer Grat entsteht und dieser die Teile in der Matrizenbohrung regelrecht verkeilt.

Die Ursachen für diese nachteiligen Erscheinungen liegen vornehmlich darin begründet, daß die Stempel dieser vorstehend erwähnten Loch­ stanzwerkzeuge infolge ihrer Schneidenkonstruktion etwa über die Hälfte ihrer gesamten Schneidkantenlänge mit einem negativen Schnittwinkel arbeiten, so daß auf einem wesentlichen Teil der Schnittlinie kein eigent­ liches Schneiden, sondern nur mehr ein Quetschen des Werkstoffes er­ folgt, welches zu dem besagten Verklemmen und verkeilendem Festset­ zen des geschnittenen Abfalles führt. Je nach Anwendungsfall und ver­ arbeiteter Werkstoffart zeigen sich diese unliebsamen Arbeitsergebnisse in ihren Auswirkungen unterschiedlich, in jedem Falle aber nachteilig.

Mit der durch das Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 91 06 737.5 in Vor­ schlag gebrachten Lochstanze ist versucht worden, diesen vorstehend genannten Unzulänglichkeiten durch eine verbesserte Ausführung der Werkzeugschneiden zu begegnen. Bei diesem Werkzeug sind die Schneiden derart ausgebildet, daß ausgehend von zwei sich diametral gegenüberliegenden Tiefpunkten zweier bogenförmiger, in beide Um­ fangsrichtungen bis zu einem Höchstpunkt anwachsenden Flächen an deren Höchstpunkt jeweils zwei quer verlaufende, keilförmige Trenn­ schneiden gebildet sind. Auch dieser teilweise verbesserten und funk­ tionell vorteilhafteren Werkzeugkonstruktion haften Mängel an, die den Gebrauch bzw. den Effekt des Werkzeuges beeinträchtigen. So erweist sich auch bei diesem Werkzeug die Schneidengestaltung insbesondere beim Trennen von dickerem Material, ungünstig, weil das Durchtrennen des Werkstoffes im Bereich seiner äußeren Kontur durchweg mit einem stumpfen Schneidkeil erfolgt was nicht nur einen erhöhten Schnittkraft­ aufwand erfordert, sondern auch zu den schon genannten unerwünsch­ ten Verformungen am Werkstück führt.

Zudem ist die Anordnung und die Form der Trennschneide so beschaf­ fen, daß während des Schneidvorganges nach den Umfangsschneiden hin ein relativ tiefes Eintauchen in die Matrize erfolgen muß was die Rei­ bungsverhältnisse an den Kontaktflächen der Werkzeugschneiden stark beeinträchtigt und das Arbeiten mit solchen Werkzeugen erschwert.

Zur Verringerung dieser Nachteile wurde durch die Anmelderin in einer vorausgegangenen Patentanmeldung auch bereits eine Schneidenaus­ führung in Vorschlag gebracht, bei der die kreisförmig ausgeführte Stirn fläche des zylinderförmigen Loch- bzw. Schneidstempels in mehrere Flä­ chenabschnitte gegliedert ist, die jeweils von einer stirnseitig hervorste­ henden, ebenflächigen Schneide ausgehend, in schraubenmantelförmi­ ger Windung vom Rücken der Schneide bis zum nächstfolgenden Schneidenfuß verlaufend ausgeführt sind und mit der äußeren Zylinder­ mantelfläche einen Winkel einschließen, der an jeder Stelle der Flächen­ abschnitte maximal 90° beträgt oder kleiner als 90° ist.

Bei diesem Lochstanzwerkzeug sind die stirnseitigen Schneiden in radialer Ebene liegend ebenflächig ausgeführt und weisen einen linsenförmi­ gen Querschnitt auf, so daß am Außen- und am Innenrand der Stirnfläche jeweils eine spitzauslaufende Schneide gebildet ist. Diese so gestaltete, neuartige Schneidenausführung führt zu einer bislang nicht erreichten Schnittqualität, bei jeder Art der mit solchen Werkzeugen bearbeiteten Werkstoffe.

Dennoch ist es so, daß die Bearbeitung verschiedener Werkstückwerk­ stoffe mitunter Wünsche nach weiterer Verbesserung der Schneideigen­ schaften dieser Lochstanzen offen läßt, vor allem dahingehend, die auf­ zubringenden Anschnitt- und Trennkräfte um ein weiteres Maß zu redu­ zieren.

Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, die Form der Trennschneiden für ein leichteres Eindringen in den Werkstoff zu ver­ ändern und den Umfangsschneiden eine Geometrie zu geben, die über die gesamten Schneidenlängen einen etwa gleichbleibend großen, posi­ tiven Schneiden- bzw. Schnittwinkel erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen charakterisierten technischen Merkmale einer Werkzeugschneide für Lochstanzwerkzeuge gelöst, wonach

• - die stirnseitig ausgebildeten, kreisringförmigen, am Rücken der Stirn­ schneiden beginnenden und am nächstfolgenden Stirnschneidenfuß endenden Spanflächen von der äußeren Zylindermantelfläche her mit der Zylindermantelfläche einen positiven Schnittwinkel bilden,
• - die zahnartigen Stirnschneiden von außen nach innen unter einem Winkel geneigt verlaufend ausgebildet sind und mit der äußeren Zylin­ dermantelfläche einen spitzen Winkel bilden,
• - die Stirnschneiden spitzgezahnt und an ihren Brustflächen vom Be­ reich der Schneidenspitze ausgehend, hinterarbeitet sind.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher dar­ gestellt und erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung stellt in

Fig. 1 die Seitenansicht des Werkzeuges mit neuartigen Werkzeugschneiden und die

Fig. 2 die Draufsicht nach Fig. 1 dar.

Der Lochstempel 1 für Lochstanzwerkzeuge der hier bezeichneten Art ist in der Form eines Messerkopfes mit eine durchgehenden axialen Boh­ rung zur Aufnahme eines in der Zeichnung nicht dargestellten Zugbolzens gestaltet.

Er trägt stirnseitig, mindestens zwei, vorzugsweise jedoch drei Zähne 2 mit radial verlaufenden, Stirnschneiden 3, die spitzgezahnt ausgeführt sind und in radialer Richtung von außen nach innen unter einem Winkel χ geneigt verlaufen. Die radial verlaufenden Stirnschneiden 3 laufen an ih­ ren Zahnrücken 4 in schraubenmantelförmige Körperflächen 5 aus. Die jeweils mit der äußeren, zylindrischen oder als Kegelstumpf Körperum­ fangsfläche 6 des Lochstempels 1 die Umfangsschneiden 7 bilden. Zweckdienlicherweise bilden dabei die schraubenmantelförmigen Körper­ flächen 5 mit der Körperumfangsfläche 6 des Stempels 1 einen spitzen Winkel γ, der, je nach Werkstoffart, bis zu 15° betragen kann.

Die Stirnschneiden 3 sind an ihrer Zahnbrust 8 unterschnitten ausgebil­ det, wie das in Fig. 1 deutlich erkennbar ist. Sie weisen damit vorteilhaf­ terweise einen axialen Freiwinkel α auf, der das Eindringen der Stirn­ schneiden 3 in den zu trennenden Werkstoff sehr erleichtert.

Die Zähne 2 sind für den ähnlichen Zweck im Bereich ihres Zahnrückens 4 gänzlich neuartig und besonders vorteilhaft ausgeführt. Im Bereich der Zahnspitze ist ein zur Körperachse A steiler Flächenabschnitt ausgebildet, während der Bereich der schraubenmantelförmigen Körperfläche 5 zur Körperachse A flacher ausgeführt worden ist. Dadurch wird der Schneid- bzw. Trennprozeß besonders an weicheren Werkstoffarten sehr wesentlich erleichtert und zudem eine bessere Schnittgüte erreicht, als dies mit den herkömmlichen Werkzeugausführungen möglich ist.

Bezugszeichenliste

1

Stempel

2

Zähne

3

Stirnschneiden

4

Zahnrücken

5

schraubenmantelförmige Körperflächen

6

Körperumfangsflächen

7

Umfangsschneiden

8

Zahnbrust
A Körperquerachse
α Freiwinkel an den Stirnschneiden
β Keilwinkel der Zähne
γ Spanwinkel der Umfangsschneiden
χ radiale Neigungswinkel

Claims (5)

1. Lochstanzwerkzeug bestehend aus Stempel, Matrize und einen beide durchgreifenden Zugbolzen, wobei der Stempel in der Form eines Messerkopfes mit einer durchgehenden axialen Bohrung zur Aufnah­ me des Zugbolzens versehen ist und an seiner zum Gebrauch an der Matrize bestimmten Stirnseite mindestens zwei radial und umfangssei­ tig schneidende Schneidkanten aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - der Stempel (1) der Lochstanze trägt stirnseitig mehrere Zähne (2) mit radial verlaufenden zahnartig hervortretenden Stirnschneiden (3) die spitzgezahnt ausgeführt und in radialer Richtung von außen nach innen geneigt verlaufen;
• - die radial verlaufenden Stirnschneiden (3) laufen am Zahnrücken (4) in schraubenmantelförmige Körperflächen (5) aus, die jeweils mit der äußeren, körperlichen Umfangsfläche (6) des Stempels (1) die Um­ fangsschneiden (7) bilden;
• - die schraubenmantelförmigen Körperflächen (5) bilden mit der Um­ fangsfläche (6) des Stempels (1) einen spitzen Winkel γ;
• - die Stirnschneiden (3) sind an ihrer Zahnbrust (8) unterschnitten aus­ geführt und weisen damit einen axial verlaufenden Freiwinkel (α) auf.

2. Lochstanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnrücken (4) im Bereich der Zahnspitze aus einem zur Kör­ perachse (A) steiler und in seinem weiteren Verlauf aus einem flacher verlaufenden Abschnitt gebildet ist.

3. Lochstanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnschneiden (3) eine Keilwinkel β von ca. 45° bis 60° aufweisen.

4. Lochstanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschneiden (7) einen Keilwinkel von ca. 84° aufweisen.

5. Lochstanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Neigungswinkel (χ) der Stirnschneiden (3) ca. 10° beträgt.