DE2062360A1

DE2062360A1 - Stanzmaschine

Info

Publication number: DE2062360A1
Application number: DE19702062360
Authority: DE
Inventors: Percy L Danen Center NY Cady jun (V St A )
Original assignee: Houdaille Industries Ine , Buffalo, N Y (V St A )
Priority date: 1969-12-22
Filing date: 1970-12-18
Publication date: 1971-07-15
Also published as: US3670610A; DE2062360B2; FR2071985B1; BE760717A; CA920052A; FR2071985A1; CH542028A; GB1285298A; JPS4941396B1; DE2062360C3

Description

Unser Zeichen; H 868

Stanzmaschine.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Maschine zum Stanzen und insbesondere auf die Verwendung eines elastischen, scheibenartigen Bauteils als Stanzwerkzeugspitze.

Es ist bekannt, eine starre Stanzwerkzeugspitze zusammen mit einer starren Stanzmatrize zum Stanzen von Öffnungen in Bieehmaterial zu verwenden,, Bei einem derartigen Stanzen ist, nachdem das Stanzwerkzeug in das Werkstück eingetreten ist, eine beträchtliche Reibung zwischen dem Stanzwerkzeug oder der Stanzwerkzeugspitze und dem Werkstück vorhanden und dies macht die Verwendung eines Abstreifmechanismus erforderlich, mit welchem eine Abstreifkraft ausgeübt wird und welches diese Abstreifkraft auf das Werkstück a-¹* einer Stelle überträgt, die der neu gebildeten Öffnung benachbart ißt.

Erfindungsgomäß ist ein elastischer, scheibenartiger Bauteil als Stanzwerkzeugspitze vorgesehen.

Es ist; ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Stanzverfahren und eine verbesserte Maschine smm Stanzen zu schaf fen.

Weiterhin

Ge i/E

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BAD

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, eine Stanzwerkzeugspitze zu schaffen, bei welcher keine Abstreifkraft erforderlich ist, um diese Stanzwerkzeugspitze von einem Werkstück zu trennen.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, eine Stanzwerkzeugspitze zu schaffen, mit der eine Öffnung hoher Qualität in einem Werkstück hergestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine Stanzwerkzeugspitze zu schaffen, mit der eine gestanzte Öffnung in einem Werkstück hergestellt werden kann, welche eine vernachlässigbare Abschrägung oder Verjüngung längs der Achse dieser Öffnung aufweist.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, eine Stanzwerkzeugspitze zu schaffen, mit der eine Öffnung in einem Werkstück hergestellt werden kann, wobei bei dieser Herstellung eine minimale Bruchwirkung auftritt und ein Maximum an Oberflächengüte erzielt werden kann.

Ein Ziel der Erfindung ist weiterhin darin zu sehen, eine billige und leicht austauschbare Stanzwerkzeugspitze zu schaffen.

Weitere Vorteile, Merkmale und zusätzliche Ziele der Erfin dung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, sckeniatisehe Seitenansicht einer Stanzmaschine mit »iumn erfiiuhmgögemußen Stanzwerkzeug,

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Fig. 2 eine Seitenansicht eines Stanzwerkzeugs mit G-

Gestell »it einem erfindungsgeraäßen Stanzstempel, Fig. 3 eine Endansicht des in Fig. 2 dargestellten Stanz-

Werkzeugs,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, gesehen von der Linie IV-IV der Fig. 2 aus,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines Stanzwerkzeugs, welches in einem Kastenrahmen angeordnet ist, mit Stempelspitzen gemäß der Erfindung, Fig. 6 - ii Ansichten weiterer Ausführungsformen der

Erfindung,

Fig.12, 13 und 15 Ansichten weiterer Ausführungsformen, Fig. 14 und 16. Sehnittansichten, genommen längs der

Linien XIV-XIV der Fig. 13 und XVI-XVI äer Fig. 15
anti
Pig,17"- 20 Ansichten weiterer Ausführungsformen.

Die Erfindung ist insbesondere bei der in Fig. 1 dargestellten Stanzmaschine 20 anwendbar. Die Stanzmaschine 20 weist die übliche Stanzmatrize 21 auf, die sich auf einem Matrizenring 22 abstützt. Dieser Matrizenring 22 wird von einem Matrizenrahaen 23 getragen. Die Stanzmaschine 20 weist ferner einen hin und her beweglichen Stanzbär 24 und einen Werkzeugtragare 25 auf, der normalerweise stationär ist. Der Tragara 25 weist eine Öffnung auf, in der gleitbar ein Stanzsteapel 26 geführt ist. Mit dem Arm 25 wird der Stanzstempel 26 relativ zur Stanzmatrize 21 hin und von dieser fort Beweglich geführt. Eine Abhebfeder 2t, die im teilweise zusammengepreßten Zustand dargestellt ist, wirkt zwischen dee Stanzstempel 26 und der Führung 25 und bewegt den Stanzsteiapel 26 von der Stanzmatrize 21 fort. Die Abhebfeder 27 ist bei dieser Ausftihrungsform die einzige Einrichtung, ait der der Stanzstempel 26 bei eiföeai . Zurückziehen äes Stanzbären 24 in die obere Stellung gebracii

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wird. Zu diesem Zweck weist bei dieser Ausftihrungsform der Stanzstempel 26 eine Schulter oder einen Sprengring

28 auf, gegen den die Abhebfeder 27 anliegt.

Gemäß der Erfindung weist der Stanzstempel 26 eine Stanzwerkzeugspitze 29 auf, die aus einem blechartigen, flexiblen und elastischen Material besteht. Diese Stanzwerkzeugspitze 29 ist am Stanzstempel 26 mittels einer Befestigungseinrichtung 30 befestigt, die beim dargestellten Ausführung sbeispiel eine Schraube ist.

Der Stanzstempel 26 kann derart aufgebaut sein, daß dieser einen Führungsabschnitt 31 aufweist und ein Distanzstück 32, die miteinenader mittels der Schraube 30 verbunden sind und die gegen eine Drehung durch einen Keil 33 gehalten werden. Der Stanzstempel 26 weist eine Endoberfläche 34 auf, gegen die die Stanzwerkzeugspitze 29 angeordnet ist.

Die Stanzwerkzeugspitze 29 besteht aus einem blechartigen, flexiblen und elastischen Material und weist eine erste oder untere Oberfläche 35 auf, die zu einem Werkstück 36 hin weist. Beim dargestellten AusfUhrungsbeispiel weist die Oberfläche 35 eine kegelstumpfartige Form auf. Die Stanzwerkzeugspitze 29 weist eine zweite oder obere Oberfläche 37 auf, die entgegengesetzt gerichtet ist. Die Oberfläche 37 hat einen mittleren Abschnitt 38, der gegen den mittleren Abschnitt der Endoberfläche 34 des Stanzstempels 26 anliegt. Die Oberfläche 37 der Stanzwerkzeugspitze 29 erstreckt sich von der Stanzachse wenigstens so weit radial} wie sich die Endoberfläche 34 des Stanzstempels erstreckt und vorzugsweise erstreckt sich die Stanzwerkzeugspitze 29 über diese Endoberfläche 34 hinaus, wie es dargestellt ist. Der äußere Umfangsrandabschnitt 39 der Stanzwerkzeugspitze

29 ist normalerweise im Abstand von der Endoberfläche 34

angeordnet, 109829/0180

_ 5 —

angeordnet, kann jedoch zu dieser hin verbogen werden. Die äußere Umfangsflache 39 erstreckt sich für wenigstens einen Hauptteil des Umfangs der Stanzwerkzeugspitze in einer axialen ßiehtung vom Stanzstempel 26 fort und vom Mittelabschnitt der Stanzwerkzeugspitze fort. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich diese Oberfläche kontinuierlich im axialen Abstand längs dieses Umfangs. Bei diesem Aufbau weist die Stanzwerkzeugspitze 29 eine im allgemeinen konkave untere Oberfläche 35 und eine im allgemeinen konvexe Oberfläche 37 auf. Es sei bemerkt, daß beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Endoberfläche 34 die Form einer Ausnehmung hat oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist und die konvexe Ausbildung der zweiten Oberfläche 37 ist derart, daß - wie dargestellt - ein Umfangsspalt vorhanden ist. Der keilartige Spalt zwischen der Stanzwerkzeugspitze 29 und dem Stanzstempel 26 ermöglicht eine Verbiegung des äußeren Umfangsabschnitts 39 der Stanzwerkzeugspitze 29. Weiterhin wird durch die dargestellte Ausbildung eine derartige Verbiegung begrenzt. Vorzugsweise ist der Teil 32 des Stanzstempels 26, der in ein Werkstück eintreten kann, in seinen Abmessungen kleiner als die Außenabmessungen der Stanzwerkzeugspitze 29, um ein derartiges Eintreten zu erleichtern.

Wenn ein ungelochtes Werkstück 36 auf die Stanzmatrize 21 aufgelegt wird, wenn dann der Stanzbär 24 den Stanzstempel 26 und die Stanzwerkzeugspitze 29 vorwärts bewegt, so legt sich der untere oder äußere Band der Stanzwerkzeugspitze 29 gegen das Werkstück 36 an und dadurch entsteht eine Reaktion, die bewirkt, daß der äußere Hand der Stanzwerkzeugspitze 29 gegenüber dem Stanzstempel 26 relativ nach oben verbogen wird. Wenn eine ausreichende Iteaktionskraft durch das Werkstück ausgeübt wird, wird diese Verbiegung durch die Endoberfläche 34 begrenzt« Sobald diese Verbiegung beginnt, nimmt der effektive Außendurchmesser der

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— ο —

Stanzwerkzeugspitze 29 zu und diese Stanzwerkzeugspitze gleitet um einige Tausendstel Zentimeter in radialer Richtung nach, außen und dadurch nimmt die effektive Größe zu. Wenn die Stanzwerkzeugspitze sich weiter vorwärts bewegt, so beginnt sie, in das Werkstück 36 einzutreten und in diesem eine Abscherwirkung auszuüben. In dem Moment, in dem sich eine Scheibe 36a vom Werkstück 36 trennt, schnappt die elastische Stanzwerkzeugspitze 29 in die dargestellte Lage zurück und dadurch wird die Scheibe 36a mit einer Antriebskraft durch die Stanzmatrize 26 hindurch bewegt. Im gleichen Moment nimmt die wirksame Größe der Stanzwerkzeugspitze augenblicklich ab und gelangt außer Kontakt mit der Stanzmatrize 21 und dem Material des Werkstücks 36, in dem die neue Öffnung ausgebildet ist. Demzufolge kann die Abhebfeder 27 die einzige Einrichtung sein, mit der die Stanzwerkzeugspitze 29 aus einer solchen Öffnung im Werkstück 36 herausgezogen wird.

Den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß durch die Erfindung ein neues Stanzverfahren geschaffen wird, bei welchem ein elastischer, scheibenartiger Bauteil als Stanzwerkzeugspitze verwendet wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Stanzwerkzeugspitze 29 an einem Stanzstempel 40 befestigt, der gleitbar in einem C-Gestell geführt ist. Dieses C-Gestell bildet einen Werkzeughalter 41 für eine Stanzpresse. Der Stanzstempel 40 wird nach oben durch eine verhältnismäßig leichte Abhebfeder 42 vorgespannt. Bisher war bei derartigen Werkzeugen eine ganz erhebliche Abstreifkraft erforderlich, mit der der Stempel aus dem Werkstück herausbewegt werden mußte. Die Einrichtungen zur Erzeugung einer derartigen Abstreifkraft haben ganz erheblich die Dickenabmessung des gesamten Werkzeugs beeinflußt und zwar die Dicke, die in Fig. 3 dargestellt ist. Durch die Erfin-

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dung ist ein Gesaratwerkzeug vorgesehen, welches eine Stanz-Batrize 43 aufweist, die im unteren Arm des C-Gesteils 41 mittels Schrauben 44 befestigt ist. Zum ersten Mal wird nun diese Stanzmatrize der Begrenzungsfaktor für die Dicken- oder Breitenabmessung des in Fig. 3 dargestellten Gesamtwerkzeugs. Wenn eine ausbaubare oder getrennte Stanzmatrize für eine gegebene Öffnungsgröße verwendet ist, so ist eine bestimmte Materialdicke in der Stanzmatrize um diese Öffnung herum erforderlich, wie es beispielsweise in Fig« 4 gezeigt ist. Venn die Werkzeughalterung erfindungsgemäß ausgebildet ist, muß kein Teil der gesamten Werkzeughalterung so breit sein,wie die von links nach rechts sich erstreckende Abmessung der Stanzmatrize 43, die in Fig. 3 dargestellt ist. Dadurch wird ein sehr dichter Abstand zwischen derartigen Werkzeughalterungen und anderen Werkzeugeinrichtungen ermöglicht, die gemeinsam mit diesen Werkzeughalterungen verwendet werden.

Ein dichterer Abstand benachbarter Stanzen wird durch die Erfindung ermöglicht, wenn man eine Werkzeugunterbaugruppe in Kastenform verwendet, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform bildet die untere Platte 45 die üesamtntatrize und die Matrizenöffnungen sind außerordentlich Sicht nebeneinander angeordnet. Wie der weiteren Beschreibung entnommen werden kann, ist die Materialdicke zwischen den Öffnungen bei dieser Ausführungsforra und damit die dichte Anordnung einer herzustellenden Öffnung neben der anderen etwas geringer als der Abstand irgendwelcher Teile der hin-und her-gehenden Einrichtungen der Stanze* Bei dieser Ausführungsform ist die Stanzwerkzeugspitze 29 an einen Stanzstempel 46 befestigt, der anstelle eines verbreiterten Pührungsabschnitts einen Führimgsabschnitt 47 mit verminderten Abmessungen aufweist und dieser Fiöirungsabsclmitt 47 ist von einer Abhebfeder 48 um- . geben, die gegen einen Kopf, eine Schulter oder einen Ring

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49 einwirkt und gegen eine Führung oder gegen eine obere Platte 50.

In den Fig. 6-16 sind Abänderungen der Konfiguration und der Form der Stanzwerkzeugspitze 29 dargestellt. In Fig. 6 ist eine Stanzwerkzeugspitze 51 dargestellt, die flache obere und untere Seiten hat und die in dor Mitte an einem Stanzstenipel 52 befestigt ist, der eine konvexe Endoberfläche 53 aufweist.

In Fig. 7 ist eine Stanzwerkzeugspitze 54 dargestellt, die eine konvexe obere Seite und eine konkave untere Seite hat und diese Stanzwerkzeugspitze ist gegen eine flache Endoberfläche 55 eines Stanzstempels 56 angeordnet. Es sei bemerkt, daß etwa der gleiche Zwischenraum am Randabschnitt der Stanzwerkzeugspitze 54 vorgesehen ist, daß jedoch der Grad der Konkavität etwas geringer ist als bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfülirungsform, da hier die Stanzwerkzeugspitze 54 mit einer flachen Endoberfläche 55 zusammenwirkt.

Fig. 8 zeigt eine Stanzwerkzeugspitze 57, die ähnlich aufgebaut ist wie die in Fig. 7 dargestellte Stanzwerkzeugspitze, mit der Ausnahme, daß vier Sekantenabschnitte abgeschnitten sind, um eine nicht kreisförmige Form zu bilden, beim dargestellten Ausfuhrungsbeispiel die Form eines Quadrats. Wenn immer eine nicht kreisförmige Stanzwerkzeugspitze verwendet wird, müssen Einrichtungen vorgesehen sein, mit denen unerwünschte Drehungen verhindert werden und mit denen eine Winkelausrichtung mit einer Stanzraatrize erfolgen kann, die die gleiche Form hat. Zu diesem Zweck ist eine Keilnut 58 zur Aufnahme des Keils 33 vorgesehen, der in Fig. i dargestellt ist.

Die

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Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Stanzwerkzeugspitze, die eine Kegelstumpfform oder eine Pyramidenform hat. Eine quadratische Form einer derartigen Stanzwerkzeugspitze 59 ist in Fig. 9 dargestellt und eine rechteckige Form einer Stanzwerkzeugspitze 60 ist in Fig. 10 gezeigt.

Formzusammensetzungen können ebenfalls vorgesehen sein, mit denen komplizierter geformte Öffnungen hergestellt werden können. Eine derartige zusammengesetzte Form weist die Stanzwerkzeugspitze 61 in Fig. .11 * auf* Der kreisförmige Abschnitt entspricht der in Fig. 7 dargestellten Form, während der rechteckige Abschnitt eine Ausbildung hat, die im wesentlichen der in Fig. 16 dargestellten Ausführungsform entspricht.

In Fig. 12 ist eine Stanzwerkzeugspitze 62 dargestellt, die kegelstumpfförmig ausgebildet ist und diese Stanzwerkzeugspitze arbeitet mit dem Stanzstempel 56 zusammen und liegt gegen die flache Endoberfläche 55 dieses Stempels an. Die Stanzwerkzeugspitze 62 ähnelt der Stanzwerkzeugspitze 29, ist jedoch etwas flacher, um mit einer flachen Endoberfläche zusammenarbeiten zu können*

Die in Fig. 13 dargestellte Stanzwerkzeugspitze 63 weist obere und untere Seiten auf, die Segmente einer zylindrischen Oberfläche sind. Die Stanzwerkzeugspitze 63 hat eine Form, die ähnlich wie die einer gebogenen Beilagscheibe ist, wie es Fig. 14 zeigt*

Die in Fig. 15 dargestellte Stanzwerkzeugspitze 64 wird durch zwei sich schneidende Ebenen gebildet und diese Stanzwerkzeugspitze kann irgendeine gewünschte Umfangsform haben. Eine quadratische Umfangsforra ist dargestellt. Diese Stanzwerkzeugapitze 64 ist ferner lnFig.16 in Seitenansicht dargestellt, Obwohl sich der effektive Duroh-

109829701 80 messer

BAD

messer mehr ändern kann als die dargestellte senkrechte Abmessung und obwohl die diagonale Abmessung der Stanzwerkzeugspitze 64 längs der Schnittlinie sich mehr Lindern kann als die andere diagonale Strecke, wurde gefunden, daß bei all diesen Ausführungsformen wie bei der Stanzwerkzeugspitze 29 keine Abstreifeinrichtung erforderlich ist, um ein freies Austreten aus dem Werkstück 36 zu ermöglichen.

Bei der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform ist ein Stanzstempel 65 vorgesehen, der eine Endoberfläche 66 hat, die im allgemeinen konvex ist und die insbesondere ein Segment einer Zylinderoberfläche ist. Zusammen mit diesem Ende ist eine Stanzwerkzeugspitze 63a vorgesehen, die ähnlich ausgebildet ist wie die Stanzwerkzeugspitze 63 mit der Ausnahme, daß diese Spitze 63a eine nicht kreisförmige Öffnung aufweist, wie sie in anderen Ausführungsbeispielen gezeigt ist. Die obere oder zweite Oberfläche der Stanzwerkzeugspitze 63a ist ebenfalls im allgemeinen konvex und insbesondere besteht diese Oberfläche aus einem Segment einer zylindrischen Oberfläche. Die Segmente der zylindrischen Oberflächen der Stanzwerkzeugspitze 63a und der Endoberfläche 66 haben Achsen, die nicht parallel zueinander verlaufen und die bei der Betrachtung der in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung von oben unter rechten Winkeln zueinander verlaufen. Der Umfang der Stanzwerkzeugspitze 63a verläuft gegenüber der Endoberfläche 66 wellenförmig.

Die in Fig. 18 dargestellte Ausführungsforin ist ähnlich ausgebildet, wie die in Fig. 17 dargestellte mit der Ausnahme, daß der Stanzstempel 67 eine Endoberfläche 68 aufweist, die im allgemeinen konvex ist und die insbesondere aus zwei sich schneidenden Ebenen besteht, wobei diese Schnittlinie den Wittelabschnitt einer Stanzwerkzeugspitze 64a schneidet, die eine obere Oberfläche hat, die aus zwei Ebenen besteht, die sich schneiden. Die Schnittlinie dt»r

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Oborfläche

Oberfläche der Stanzwerkzeugspitze 64a verläuft quer zur Schnittlinie der Endoberfläche 68 und die Schnittlinien verlaufen senkrecht zueinander und senkrecht zur Bewegungsachse des Stanzwerkzeugs. Der Umfang der Stanzwerlczeugspitze 64a verläuft bezüglich der Endoberfläöhe 68 wellenförmig.

Bei der in Fig. 19 dargestellten Ausführungsform ist eine Stanzwerkzeugspitze 69 dargestellt, wobei die obere Oberfläche dieser Spitze gezeigt ist. Die Stanzwerkzeugspitze 69 weist einen gewellten Umfang auf und es sind zwei WeI-lungspaare 70 vorgesehen, die komplementär Zuteilungen auf der unteren Seite verlaufen. Die Wellungeabschnitte sind von oben gesehen komvex und von unten gesehen konkav, während die Wellungsabschnitte 71 von oben gesehen konkav und von unten gesehen konvex sind. Die Wellungen sind praktisch Segmente einer konischen Oberfläche. Der Begriff "Wellen" oder "Wellungen" umfaßt die Ausbildung der in Fig. 19 dargestellten Ausführungsform, bei der vier Wellungen auf der oberen und unteren Oberfläche vorgesehen sind. Falls gewünscht, kann die Endoberfläche des Stanzstempels eine komplementäre Wellung aufweisen, wie es im vorstehenden in Verbindung mit Fig. 17 beschrieben wurde.

Die in Fig. 20 dargestellte Ausführungsform ist ähnlich ausgebildet, wie die in Fig* 19 gezeigte mit der Ausnahme, daß eine ungerade Anzahl an Teilungen vorgesehen ist. Eine gerade Anzahl Wellungen ist bevorzugt, jedoch arbeitet eine Stanzwerkzeugspitze mit einer ungeraden Anzahl an Wellungen zufriedenstellend.

Vorzugsweise verläuft der äußere Umfang der verschiedenen Stanzwerkzeugspitzen 29 usw., die im vorstehenden beschrieben wurden, parallel zur Stanzaohse. Ein Grund dafür besteht darin, daß eine ganze Reihe oder Serie von Stanzwerk ζ eug-109829/0180 ~—*

BAD ORIGINAL

werkzeugspitzen auf einen Dorn aufgesteckt werden kann und daß diese dann gleichzeitig geschliffen oder geschärft werden können. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung ergibt sich im Betrieb und zwar dann, wenn der äußere Umfang der Stanzwerkzeugspitzen verbogen wird. Die Stanzwerkzeugspitze hat dann an der unteren, gegen das Werkstück anliegenden Kante einen etwas größeren Durchmesser als an der oberen oder nachlaufenden Kante und dadurch wird der Stanzwiderstand vermindert und es wird ein geringer Neigungswinkel ausgebildet.

Bei all den dargestellten und beschriebenen Ausführungsfor- ψ men können verschiedene Befestigungseinrichtungen 30 verwendet werden. Wenn, wie dargestellt, eine Schraube verwendet wird, so erstreckt sie sich durch die Öffnung in der Stanzwerkzeugspitze hindurch und die Schraube weist einen Kopf auf, der im wesentlichen bündig mit der unteren Oberfläche 35 abschließt.

Bei einigen Ausführungsformen können die Befcstigungseinrichtungen 30 fortgelassen werden, damit wellenförmige Stauzwerkzeugspitzen mit der Platte 3Ga durch die Öffnung hindurchgehen können.

fc Es wurde eine Lebensdauerprüfung einer Stanzwerkzeugspitze 29 durchgeführt, wobei diese 25 000 Stanz-Axbeitsgängen unterzogen wurde. Danach traten am Probestück metallurgische Fehler auf. Bei dieser Prüfung wurde eine Stanzstempelspitze verwendet, die y32 Zoll dick war und die eine llockwell-IIärte von C5i hatte. Der Durchmesser betrug 0,625 Zoll und der effektive Abschrägungs- oder Verbiegungswinkel betrug 4 * Diese Y/erkzeugspitze wurde zusammen mit einer Stanzmatrize vorwendet, die ein Gesarat inatrizenspiel von 0,010 Zoll hatte.

Bei 1 09 8 2 9/Q180

BAD ORIGINAL

Bei einer anderen Prüfung wurde eine Stanzwerkzeugspitze 29 von gleichem Aufbau verwendet, um eine Stahlplatte zu lochen, die '/4 Zoll dick war. Es wurden verschiedene Stanzraatrizen mit verschiedenen Matrizen-oder Gesenkspielra'umeη verwendet. Alle hergestellten Öffnungen hatten den gleichen Durchmesser, Wenn die Stanzwerkzeugspitze mit einer Stanzmatrize verwendet wurde mit einem Gesamtspiel von O,0ü6 Zoll, so wies die hergestellte Öffnung eine Innenoberfläche auf, die durch eine lOO^ige Abscherung entstanden war. Wenn das Stanzmatrizenspiel erhöht wurde, bBeb die Lochgröße konstant, jedoch nahm der Prozentsatz der reinen Abscherung ab. Die Oberflächengüte des abgescherten Abschnitts ist mit der einer gezogenen Bohrung vergleichbar und weist eine derart hohe Qualität und Glattheit auf, daß das Werkzeug als Lochbildungseinrichtung vor dem Gewindeschneiden verwendet werden kann«

Die gleiche Stanze wurde auch in Verbindung mit Aluminium geprüft, welches eine Dicke von 0,015 Zoll hatte und die Stanze arbeitete sehr zufriedenstellend.

Wenn immer eine ausreichende Keaktionskraft vom Werkstück zur Verfugung steht, sodaß die Stanzwerkzeugspitze 29 abgeflacht wird oder sich in anderer Weise gegen die Endoberfläche des Stanzstempels im Fall von anderen Formen anlegt, ist die Öffnungsgröße, die mit einer speziellen Stanzwerkzeugspitze erzeugt wird, konstant.

Die Öffnungsgröße kann, ausgehend von der, die in den oben erwähnten Prüfungen erzeugt wurde, ganz beträchtlich vermindert werden. Beispielsweise kann eine Öffnung mit einem Durchmesser von ]/8 Zoll hergestellt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Stanzwerkzeugspitze 29 weist einen Konuswinkel von etwa 6° auf, jedoch ergibt die Konkavität der Endfläche des Bauteils 32 einen effektiven Winkel von etwa 4\_10382g/0180 ^

BAD

Eine absolute Konzentrizität zwischen der elastischen Stanzwerkzeugspitze 29 und der Stanzmatrize 21 ist nicht immer erforderlich.

Bei einer anderen Prüfung wurde eine Stanzwerkzeugspitze verwendet, die einen freien Durchmesser von O,62G Zoll hatte und diese wurde zusammen mit einer Stanzmatrize angewendet, die einen Öffnungsdurchmesser von 0,662 Zoll aufwies. Wenn die Stanzwerkzeugspitze während des Stanzens der Öffnung flach ausgebreitet war, so erhöhte sich zeitweilig der effektive Durchmesser, so daß die erzeugten Öffnungen einen Durchmesser von 0,630 Zoll hatten. Diese Prüfung wurde mit einem Stahlblech mit einer Stärke von 0,0598 Zoll durchgeführt.

Bei einer anderen Prüfung wurde eine Stanzwerkzeugspitze verwendet, die einen freien Durchmesser von 2,983 Zoll hatte und diese Stanzwerkzeugspitze wurde zusammen mit einer Stanzmatrize verwendet, die einen Öffnungsdurchmesser von 3,008 Zoll aufwies. Wenn die Stanzwerkzeugspitze zeitweilig beim Stanzen der Öffnung flachgedrückt war, so stieg deren effektiver Durchmesser an, so daß die erzeugte Öffnung einen Durchmesser von 3,004 Zoll hatte. Dieser Test wurde mit einem Material mit einer Dicke vonO,12O Zoll durchgeführt. Das Stanzmatrizenspiel betrug 3,3 #. Die hergestellten Öffnungen waren voll zufriedenstellend und Wiesen das Aussehen gezogener Öffnungen über die vollständige Materialdicke auf.

Im Verlauf dieser Prüfung wurde die gleiche Stanzwerkzeugspitze zusammen mit einer Stanzmatrize verwendet, die einen Öffnungsdurchmesser von 3,037 Zoll hatte. In diesem Fall, bei dem der Stanzraatrizenspielraura 24 i* der Dicke des Werkstücks betrug, wurden im gleichen Material öffnungen mit einem Durchmesser 3,008 Zoll hergestellt. Diese öffnungen waren in jeder Hinsicht voll zufriedenstellend.

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BAD 0RK3INAL

Die letzten beiden Prüfungen zeigen,, daß der Stanzwerkzeugspitzcndurclimesser im entspannten Zustand 0,021 Zoll und Ο,025 Zoll geringer ist als die Größe der hergestellten Öffnung und daß die Öffnungsgröße durch die Stanzwerkzeugspitze und nicht durch die Größe der StanzMiatrize bestimmt wird. Bei einem derartigen Spielraum ist überhaupt keine Abstreifkraft erforderlich. In diesem Fall weist die Mittelbohrung der Stanzwerkzeugspitze einen Innendurchmesser von 1,22 Zoll auf und die Dicke der Stanzwerkzeugspitze betrug 0,185 Zoll.

Bei einer anderen Lebensdauerprüfung wurde eine Stanzwerkzeugspitze verwendet, deren freier Durchmesser 1,500 Zoll betrug und die einen Innendurchmesser von 11/16 Zoll hatte» Die Stanzwerkzeugspitze bestand aus einem Material, welches eine Dicke von 0,050 zoll hatte und welches auf einen Härtegrad von Rockwell C55 gehartet war« In diesem Fall wurde der Außendurchmesser geschliffen. Ein Lebensdauertest wurde mit kaltgewalztem Stahl durchgeführt, der eine Dicke von 0,062 Zoll hatte und zwar mit einer Stanzmatrize mit einem Stanzmatrizenspiel von 0,012 Zoll. Nachdem 82 000 Öffnungen gestanzt wurden, war noch kein Fehler zu bemerken und der Durchmesser der Stanzwerkzeugspitze war um 0,001 Zoll gewachsen.

Es ist nicht erforderlich, daß die erfindungsgeraäßen Stanzwerkzeugspitzen nachgeschärft werden, da die erfindungsgemäßen Stanzwerkzeugspitzen für etwa die gleichen Kosten hergestellt werden können, die für das Nachschärfen erforderlich sind. Durch die erfindungsgemaßen Stanzvrerkzeugspitzen wird eine konstante Stanzlänge sichergestellt, ohne daß es erforderlich ist, eine Nachstellung vorzunehmen, wie es gegenwärtig bei Werkzeugen der Fall ist, die periodisch geschärft werden. Ferner wird ein konstanter

Pressen-10 9 8 29/0180

BAD ORtGiMAL

Pressenhub ermöglicht. Das Eintreten in das Werkstück und in die Stanzraatrize erfolgt ebenfalls immer in gleicher und konstanter Weise. Es ist nicht erforderlich, daß die Stanzwerkzeugspitze 29 in die Stanzmatrize eintritt.

Bei den üblichen Stanzen muß das Stanzmatrizenspiel genau eingestellt werden, um ein Abstreifen zu ermöglichen. Bei Materialien mit erheblichen üickenabmessungen ist ein verhältnismäßig großer Matrizenspielraum erforderlich, da es sonst nicht möglich wäre, die Stanzwerkzeugspitze zurückzuziehen. Bei dünnen Materialien, die auf üblichen Stanzen verwendet werden, ist ein kleines Matrizenspiel erforderlich. Bei den üblichen Stanzen muß* in Abhängigkeit von der Materialdicke die Matrize ausgewechselt werden, die mit einer speziellen Stanzwerkzeugspitze verwendet wird und zwar in Abhängigkeit von der Dicke des zu lochenden Materials. Durch die Erfindung ist es möglich, daß ein kleines Matrizenspiel für jede Materialdicke verwendet werden kann, da keine Abstreifkraft erforderlich ist.

Mit der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist es möglich, gestanzte Öffnungen herzustellen, die tangential dickt beieinander liegen.

Einer der Hauptvorteile der erfindungsgeraäßen Stanze ist darin zu sehen, daß im Augenblick eines Bruchs die Kraft der Stanze augenblicklich vermindert wird und daß Kraft lediglich dazu erforderlich ist, die ausgestanzte Scheibe durch das Gesenk hindurchzubewegen. Es ist jedoch Energie in der verbogenen Stanzwerkzeugspitze gespeichert, die bewirkt, daß die Stanzwerkzeugspitze in ihre¹ Ursprungsform zurückkehrt. Die Freigabe dieser gespeicherten Energie stößte die ausgestanzte Scheibe durch die Stanzmatrize hindurch.

Die

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BAD

~ 17 -

Die Abhebfeder kann fortgelassen werden, wenn der Stanz« stempel am Stanzbär befestigt ist* Die einzige Arbeit, die der Stanzbär bei seinem Ilückbewegungshub ausführen muß, besteht darin, die Teile anzuheben. Das Werkstück übt keinen Widerstand aus, da die Stanzwerkzeugspitze in ihrem entspannten oder freien Zustand kleiner ist als die Öffnung, die im Werkstück erzeugt wurde,

Da die Ausstoßkraft für die ausgestanzte Seheibe in der Stanzwerkzeugspitze gespeichert ist, muß diese Stanzwerkzeugspitze nicht in die Stanzmatrize eintreten«

Da die Ausfluchtung der Stanzwerkzeugspitze und der Stanzmatrize weniger kritisch ist, wenn ein geringes Spiel verwendet wird, ist die Verwendung eines geringen Spiels praktischer» als es bisher der Fall war«

Die erfindungsgemäßen Stanzwerkzeugspitzen sind billig und weisen, verglichen mit üblichen Werkzeugen, ein geringes Gewicht auf.

Wenn der Stanzstempel und die Stanzmatrize, die in Fig. 1 dargestellt sind, aus der Stanzmaschine ausgebaut sind, ao ist lediglich ein geringer Speicherraum erforderlich, da der Stanzstempei innerhalb der Stanzmatrize 21 angeordnet werden kann*

Durch die Erfindung wird noch ein weiteres Problem gelöst. Schnellarbeitende Stanzen, die mit einer numerisch gesteuerten Werkstückeinstellvorrichtung ausgestattet sind, ferner Stanzen mit einem durch Federn bewirkten Vorschub können Fehlfunktionen durchführen, wenn die ausgestanzte Scheibe durch die Stanzwerkzeugspitze in die Öffnung zurückgezogen wird. Wenn diese Fehlfunktion auftritt, dann sitzt die ausgestanzte Scheibe nicht bündig und dies führt dazu, daß das Werkstück an der Stanzmatrize verriegelt wird 109829/0180

Itei...

Dei einer Bewegung üed Einstellmechanisraus findet ein Gleiten oder Rutschen zwischen dem Werkstück und der Einspannvorrichtung statt und eine sichere und bestimmte Steuerung der Abmessungen geht somit verloren. Durch die Erfindung wird dieses Problem ausgeschaltet, da bei der Freigabe der in der Stanawerkzeugspitze gespeicherten Energie die ausgestanzte Scheibe mit Kraft ausgestoßen wird,

Stanzwerkzeugspitzen, die erfindungsgemäß ausgebildet sind, können nicht nur mit geringen Kosten hergestellt werden, sondern für diese Spitzen ist ferner ein Material geringerer Güte erforderlich. Diese Stanzwerkzeugspitzen sind klein und haben ein geringes ßewicht und die Handhabung ist nicht schwierig.

Es können Abänderungen vorgenommen werden, die im Rahmen der Erfindung liegen.

Patentansprüche

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BAD ORDINAL

Claims

P at e nt ans priiche

1. Stanze nit einem Stanzstempel, der eine Endoberfläche aufweist, gekennzeichnet durch eine Stanzwerkzeugspitze aus einem blechartigen, flexiblen, elastischen Material, welche eine erste Oberflache aufweist, die zu einem Werkstück hin gerichtet ist und eine zweite, entgegengesetzt gerichtete Oberfläche, die sich radial wenigstens so weit erstreckt, wie sich die Endoberfläche des Stanzstempel* erstreckt und welche einen mittleren Abschnitt aufweist, der gegen die Endoberfläche des Stanzstempels anliegt und einen äußeren Umfangsabschnitt der zweiten Oberfläche, der normalerweise im Abstand von dieser Endoberfläche des Stanzstempels angeordnet ist, der jedoch zu dieser Endoberfläche hin gebogen wird und zwar bei Anlage der ersten Oberfläche gegen das Werkstück.

2. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der äußere Umfangsabschnitt gegen die Endoberfläche anlegen kann, wodurch die Verbiegung begrenzt wird.

3. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen am mittleren Abschnitt vorgesehen sind, mit denen die Stanzwerkzeugspitze am Stanzstempel befestigt wird.

4. Stanze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Befestigungseinrichtung eine Schraube vorgesehen ist, mit der die elastische Stanzwerkzeugspitze am Stanzstempel befestigt wird.

5. Stanze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich diese Schraube durch eine Öffnung in der Stanzwerkzeugspitze hindurch erstreckt und daß diese Schraube einen Kopf aufweist, der im wesentlichen bündig mit der ersteh Oberfläche abschneidet.

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6. Stanze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese Öffnung nicht kreisförmig ist und daß Keile vorgesehen sind, die zwischen der Stanzwerkzeugspitze und dem Stanzstempel wirksam werden.

7. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche im allgemeinen konkav ist und daß die zweite Oberfläche im allgemeinen konvex ist»

8. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante der Stanzwerkzeugspitze im freien Zustand parallel zur Achse des Stanzstempels verläuft.

9. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwerkzeugspitze in ihrem freien Zustand flach ist und daß die Endoberfläche des Stanzstempels im allgemeinen konvex ist.

iO. stanze mit einem Stanzstempel, der eine Endoberfläche aufweist, gekennzeichnet durch eine Stanzwerkzeugspitze aus einem blechartigen, flexiblen, elastischen Material , welche eine erste Oberfläche aufweist, die zu einem Werkstück hin gerichtet ist und eine zweite, entgegengesetzt weisende Oberfläche, die einen mittleren Abschnitt hat, der gegen die Endoberfläche des Stanzstempels anliegt, wobei ein äußerer Umfangsabschnitt der zweiten Oberfläche normalerweise im Abstand von der Endoberfläche des Stanzstempels angeordnet ist, jedoch zu dieser hin bei Anlage der ersten Oberfläche gegen das Werkstück verbiegbar ist, eine Stanzmatrize, die derart angeordnet ist, daß diese zusammen mit der Stanzwerkzeugspitze auf ein Werkstück einwirken kann, und durch Einrichtungen, die den Stanzstempel relativ zu der Stanzmatrize hin und von dieser fort beweglich führen.

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11. Stanze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hubfeder zwischen der Führung und dem Stanzstempel wirksam ist, mit der die Bewegung von der Stanzmatrize fort durchgeführt wird·

12. Stanze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ilubfeder die einzige Feder ist, die wirksam ist, um die Stanzwerkzeugspitze von einer Öffnung fort zu bewegen, die im Werkstück hergestellt wurde.

13. Stanze nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der normalerweise im Abstand angeordnete, äußere Abschnitt der zweiten Oberfläche sich kontinuierlich um den Umfang dieser Oberfläche herum erstreckt.

14. Stanze nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hauptteil des Umfangs der Stanzwerkzeugspitze sich in einer axialen Richtung von dem Stanzstempel fort erstreckt und vom mittleren Abschnitt der Stanzwerkzeugspitze fort erstreckt.

15. Stanze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche im allgemeinen konkav *at»

16. Stanzet nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche im allgemeinen Ice gel stumpf f ör mig ist.

it· Stanze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dift erste Oberfläche im allgemeinen pyramidenförmig ist.

XBm Stanze naeh Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberfläche ein Segment einer Zylinderoberfliiohe ist.

19. Stanze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet» daß die erste Oberfläche aua zwei sich achneidenden Ebenen besteht.

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20. Stanzverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer scheibenartiger Bauteil als Stanzwerkzeugspitze verwendet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stanzwerkzeugspitze verwendet wird, die wie eine Tellerfeder geformt ist.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stanzwerkzeugspitze verwendet wird, die wie eine ge- , wölbte Federscheibe geformt ist.

23. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Stanzwerkzeugspitze gegenüber der Endoberfläche des Stanzstempels gewellt ist.

24. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bndoberfläche des Stanzstempels und die zweite Oberfläche im allgemeinen konvex sind.

25» Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoberfläche des Stanzstempels und die zweite Oberfläche Segmente von zylindrischen Oberflächen sind, die nicht " parallele Achsen haben.

: 26· Stanze nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß diese Achsen rechtwinklig zueinander verlaufen.

27, Stanze nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ■ · die Bndoberfläche des Stempels als auch die zweite Oberfläche zwei Ebenen aufweisen, die im Mittelabschnitt sich schneiden.

28. Stanze naoh Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie der zweiten Oberfläche quer zur Schnittlinie der Endoberfläche des Stempels verläuft.

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29. Stanze nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinien senkrecht zueinander verlaufen.

30. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Oberfläche wenigstens drei komplementäre Wellungon haben, die sich längs der Umfange der Oberflächen erstrecken.

31. Stanze nach Anspruch SQ₁ dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Wellungspaare vorgesehen sind.

32. Stanze nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungen Segmente einer konischen Oberfläche sind.

33. Stanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der zweiten Oberfläche im wesentlichen komplementär zur Form der Endoberfläche des Stanzstempels verläuft, so daß ein kontinuierlicher Umfangsabstand zwischen diesen vorhanden ist.

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