DE4035938A1 - Mehrwegwerkzeug fuer pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegwerkzeug für Pressen mit Stempel und Matrize, die durch die Be­ wegung des Stößels relativ gegeneinander bewegbar sind und hierbei der Stempel teilweise in eine in der Matrize befindliche Öffnung eingreift.

Bekanntermaßen werden Pressen als Werkzeugmaschinen eingesetzt, in dem ein antriebsabhangig bewegter Stößel durch Druck auf das Werkstück einwirkt und durch Umformen, Schneiden und Fügen die gewünschte Bearbeitung vornimmt. Hierzu ist ein der jeweiligen Arbeit angepaßtes Oberwerkzeug am Stößel und ein dazugehöriges Unterwerkzeug auf dem Pressentisch befestigt. Beide Werkzeuge arbeiten zusammen, wobei jenes, in welches das Werkstück hineingedrückt wird, als Matrize und das andere Werkzeug als Stem­ pel bezeichnet wird. Die Relativbewegung gegenein­ ander kommt durch Befestigung des einen Werkzeuges am Stößel und des anderen am raumfesten Pressen­ tisch zustande. Bei derartigen Pressen, insbeson­ dere wenn sie als Feinschneidewerkzeug eingesetzt werden, ist die Schnittfläche von geringer Quali­ tät. Ähnliches gilt für das Durchführen von Präge­ vorgängen.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Auf­ gabe gestellt, die Werkzeuge dahingehend weiterzu­ entwickeln, daß sie im Hinblick auf das Arbeitser­ gebnis eine wesentliche Qualitätssteigerung errei­ chen lassen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß dem Stempel gegenüber innerhalb der Matrize ein Gegenstempel angeordnet ist, der unabhängig und mit variabler Kraft bewegbar über im Werkzeug unterge­ brachte hydraulische Zylinder bewegbar ist und/oder gegenüber der Matrize benachbart zum Stempel im Werkzeug eine Gegenmatrize angeordnet ist, die ebenfalls unabhängig und mit variabler Kraft über im Werkzeug untergebrachte hydraulische Zylinder bewegbar ist.

Für die Erfindung entscheidend ist, daß der Gegen­ stempel als Teil des Werkzeuges unabhängig hiervon und mit beliebiger und einstellbarer Kraft bewegbar ist, was einen zusätzlichen Weg definiert. Dieser Gegenstempel ist Teil des Werkzeuges, so daß durch den zusätzlichen Weg nunmehr ein Mehrwegwerkzeug entsteht. Dabei wird die Anzahl der Wege bestimmt durch die Zahl der Gegenstempel und, wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, die der Gegenmatrize. Der Gegenstempel ist im Werkzeug in­ tegriert.

Der Gegenstempel kann auf unterschiedliche Art und Weise eingesetzt werden. Eine der Möglichkeiten be­ steht darin, das Material gegen die Stirnfläche des Stempels zu drücken und dort festzuhalten, im übri­ gen jedoch dieser Bewegung keinen Widerstand entge­ genzusetzen. Es ergibt sich eine Fixierung des Ma­ terials mit der Folge der Ausbildung präziser Schnittflächen oder Prägungen und folglich eine gute Produktqualität.

Die Arbeitsweise ist dann wie folgt:
Der Stempel bewegt sich auf die Matrize zu, tritt mit dem Werkstück in Kontakt, wobei gleichzeitig der Gegenstempel von der gegenüberliegenden Seite anzuliegen kommt. Bei Fortsetzung der Bewegung wird das Material durch den Stempel in die Matrize hin­ eingedrückt, so daß der Gegenstempel sich mitbewegt und das Material hierdurch festhält. Mit Beendigung des Schneidevorganges bewegt sich der Stempel und evtl. nach dem Ausbringen des Werkstückes auch der Gegenstempel zurück in die Ausgangsposition.

Eine andere Möglichkeit des Einsatzes besteht darin, daß der Gegenstempel dem Stempel eine belie­ big einstellbare Gegenkraft aufbaut, um die Kräfte auf das Werkstück während des Bearbeitungsvorganges in der gewünschten Weise einzustellen und zu be­ stimmen. Insbesondere gegen Ende des Arbeitsproze­ ßes wird die benötigte Kraft vergleichsweise ge­ ring, so daß sich eine hohe Gegenkraft zur Schonung der Werkzeuge empfiehlt.

Das erfindungsgemäße Mehrwegwerkzeug ist für alle Umformarbeiten mit Vorteil einsetzbar. Beim Schnei­ den ergibt sich durch Verhinderung relativer Ver­ schiebungen des Werkstückes gegenüber dem Stempel eine exakte und präzise Schnittfläche. Neben dem Schneiden lassen sich wesentlich bessere Arbeitser­ gebnisse auch beim Umformen, wie beispielsweis beim Prägen und Tiefziehen erreichen.

Zusätzlich oder als Alternative ist gegenüber der Matrize benachbart zum Stempel im Werkzeug ein Ge­ genmatrize angeordnet, die unabhängig und mit va­ riabler Kraft bewegbar ist.

Durch eine derartige Gegenmatrize entsteht ein zu­ sätzlicher Weg. Auch hier können mehrere Gegen­ matrizen in einem Werkzeug untergebracht sein. Die Gegenmatrize dient in bekannter Weise nach dem Öff­ nen des Werkzeuges zum Ablösen des Werkstückes. Sie kann zum Aufbau einer entgegen der Bewegung der Ma­ trize gerichteten Kraft genutzt werden und kann bei geeigneter Steuerung die Produktqualität erheblich verbessern. In besonderer Weise eignet er sich zum Einsatz als Ziehring bei Tiefziehvorgängen, um das Werkstück während des Umformprozesses zu fixieren. Im Gegensatz zu den an sich bekannten Abstreifern ist sie im Werkzeug integriert.

Die Bewegung von Gegenstempel und/oder Gegenmatrize erfolgt unabhängig von Stempel und Matrize und mit beliebig einstellbarer Kraft. Die gegenüber her­ kömmlichen Pressen größere Anzahl an frei wählbaren Parametern rechtfertigt und begründet die Bezeich­ nung "Mehrwegwerkzeug". Es empfiehlt sich die Vor­ nahme der Bewegung über hydraulische Zylinder, die durch entsprechende Steuerung sowohl die Bewegung als auch die hierbei entwickelte Kraft exakt do­ sier- und einstellbar machen.

Hierbei sind die Zylinder in ihrer Gesamtheit im Werkzeug untergebracht, d. h. daß sich die Zylinder auch innerhalb des Werkzeuges abstützen. Vorteil­ haft ist, daß herkömmliche Pressen weiterverwendet und der Wechsel des Werkzeuges in der bekannten Art vorgenommen werden kann, mit dem einzigen Unter­ schied, daß zusätzlich hydraulische Verbindungen zu den Zylindern hergestellt werden müssen.

Insbesondere zu Zwecken des Feinschneidens sind Stempel und Matrize an ihren Schneidkanten mit ei­ ner Fase zu versehen. Es ist bekannt, die Kanten zu runden, was jedoch aus den nachfolgend erläuterten Gründen Nachteile zur Folge hat. Es gilt der Grund­ satz, daß die Reibung im Werkstück umso höher wird, je schmaler der Schnittspalt ist. Hohe Reibung be­ deutet eine entsprechend hohe Wärmeentwicklung und einen frühzeitigen Verschleiß des Werkzeuges. Bei einem Werkzeug mit abgerundeten Kanten wird bei differenzieller Betrachtung des Schneidevorganges der Schnittspalt während des Arbeitsprozesses zu­ nehmend kleiner, so daß sich Reibungsverluste, Wär­ meentwicklung und Abnutzung des Werkzeuges erhöhen. Die Anbringung einer Fase demgegenüber verkürzt die Arbeitsphase mit geringer Spaltbreite erheblich. Die Vorteile sind weniger Wärmeentwicklung, schnel­ leres Stanzen, d. h. Verkürzen des Arbeitstaktes so­ wie geringere Abnutzung des Werkzeuges.

Der Winkel der Fase ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. Man wird ihn jedoch im Hin­ blick auf das Material des Werkstückes, dessen Härte und Fließverhalten jedoch so wählen, daß sich optimale Arbeitsergebnisse einstellen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Sie zeigt in schematischer Darstellung in

Fig. 1 das erfindungsgemäße Mehrwegwerkzeug mit eingelegtem Werkstück zu Beginn des Arbeitstaktes,

Fig. 2 das Mehrwegwerkzeug nach Beendigung des Arbeitstaktes.

Am Stößel (1) der Presse ist das Oberwerkzeug befe­ stigt, welches gebildet wird aus der Matrize (2) und dem erfindungsgemäß im Inneren angeordneten Ge­ genstempel (3).

Der Gegenstempel (3) durchgreift die Matrize (2) auf einer Fläche, die etwa der Stirnfläche des ge­ genüberliegend angeordneten Stempels (4) ent­ spricht. Der Gegenstempel (3) weist basisseitig eine Druckplatte (5) auf, welche über nur durch die Kraftvektoren angedeutete Zylinder (6) relativ zur Matrize (2) bewegbar sind.

Auf dem Pressentisch (7) befindet sich die Grund­ platte des Werkzeuges (8), auf der der Stempel (4) befestigt ist. Benachbart zum Stempel (4) findet sich eine Gegenmatrize (9), welcher durch ebenfalls nur als Kraftvektoren eingezeichnete Zylinder (10) relativ zur Grundplatte (8) bewegbar ist.

Dazwischen ist das Werkstück (11) angeordnet.

Für die Erfindung entscheidend ist, daß Gegenstem­ pel (3) und/oder Gegenmatrize (4) unabhängig vom übrigen Werkzeug und mit variabel einstellbaren Kräften bewegbar ist. Bei entsprechender Steuerung läßt sich erreichen, daß während des eigentlichen Umformprozesses das Werkstück (11) im Bereich der Stirnseite des Stempels (4) über den Gegenstempel (3) fixiert wird, ohne die Bewegung des Stempels (4) zu behindern und zu beeinträchtigen. Eine hierzu alternative Steuerung baut Gegenkräfte auf, die eine Beeinflussung der Weg-Kraft-Abhängigkeit der Bewegung des Stempels (4) oder Stößels (1) er­ laubt.

In analoger Weise gelten die Ausführungen auch für die Gegenmatrize (9), die über Zylinder (10) rela­ tiv zur Grundplatte (8) bewegbar ist und sich als Ziehring bei Tiefziehverfahren einsetzen läßt.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Mehrwegwerkzeug verbessert die Qualität der erhaltenen Arbeitspro­ dukte und schafft zusätzliche Arbeitsmöglichkeiten wie die Beeinflussung der Weg-Kraft-Abhängigkeit der Stempelbewegung.

Claims (8)

1. Mehrwegwerkzeug für Pressen mit Stempel und Ma­ trize, die durch die Bewegung des Stößels relativ gegeneinander bewegbar sind und hierbei der Stempel teilweise in eine in der Matrize befindliche Öff­ nung eingreift, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Stempel (4) gegenüber innerhalb der Matrize (2) ein Gegenstempel (3) an­ geordnet ist, der unabhängig und mit variabler Kraft über im Werkzeug untergebrachte hydraulische Zylinder bewegbar ist und/oder gegenüber der Ma­ trize (2) benachbart zum Stempel (4) im Werkzeug eine Gegenmatrize (9) angeordnet ist, die ebenfalls unabhängig und mit variabler Kraft über im Werkzeug untergebrachte hydraulische Zylinder bewegbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstem­ pel (3) in seiner Bewegung so gesteuert ist, daß er das Werkstück während des Arbeitsvorganges gegen den Stempel (4) preßt und fixiert, ohne hierbei eine nennenswerte Gegenkraft aufzubauen (Niederhalterfunktion).

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstem­ pel (3) und/oder die Gegenmatrix (9) in definierter Weise einen Gegendruck zur Erzeugung gewünschter Kräfte auf das Werkstück aufbauen.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tiefziehen die Gegenmatrize (9) während der Arbeitsphase das Werkstück gegen die Matrize (2) preßt.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erst nach Been­ digung der Arbeitsphase die Gegenmatrize (9) kräf­ temäßig beaufschlagt und als Abstreifer eingesetzt wird.

6. Werkzeug nach Anspruch 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß sich in Stempel (4) und Gegenstempel (3) eine durchgehende Öffnung befindet, die ein Lochstempel während des Arbeitsprozeßes durchgreift.

7. Werkzeug nach Anspruch 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten von Stempel und/oder Matrize an­ gefast ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Fase in Abhängigkeit vom Material des Werkstückes gewählt wird.