DE4122968C2

DE4122968C2 - Matrizeneinheit

Info

Publication number: DE4122968C2
Application number: DE4122968A
Authority: DE
Inventors: Siegfried F Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2011-07-12
Also published as: DE4122968A1; JPH04269118A; CA2038139C; GB2249745B; US5105697A; GB2249745A; CA2038139A1; GB9108100D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Matrizeneinheit entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, welche dem Nachschneiden eines Werkstücks durch einen Stanzvorgang dient.

In der US 4 970 923 sind eine gattungsgemäße Matrizeneinheit und ein Verfahren beschrieben, welche die Herstellung einer sich vertikal erstreckenden Seitenkante an einem flachen Werkstück betreffen. Bei diesem Verfahren weist die Matrizeneinheit eine Seitenumfangsfläche auf, die sich unmittelbar oberhalb einer kontinuierlichen Schneidkante befindet, über welche die Späne von dem Werkstück abgezogen werden, um das Entstehen von Werkstückspannungen zu vermeiden, welches bei früheren Stanzvorgängen festgestellt worden ist. Nachdem dieses bekannte Verfahren bei der Bearbeitung vertikaler Werkstückseiten bei Stanzvorgängen mit Erfolg angewandt worden ist, erscheint es wünschenswert, zumindest das gleiche Grundverfahren zum Nachschneiden extrem harter Metalle einzusetzen, wobei trotzdem genau bemessene Fertigteile entstehen sollen, und zwar ohne anschließende Wärmebehandlung oder eine auf Oberflächenglättung gerichtete Nachbearbeitung. Ohne derartige Zusatzmaßnahmen kommt eine unmittelbare Anwendung der bekannten Matrizeneinheit mit Hinblick auf Genauigkeitsanforderungen nicht in Betracht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Matrizeneinheit der eingangs bezeichneten Gattung dahingehend zu verbessern, daß die Abmessungsgenauigkeit des Werkstücks erhöht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Matrizeneinheit zum Nachschneiden der Seitenkanten eines Werkstücks mehrstufig ausgelegt, wobei der abgetrennte Werkstoff von der Schneidkante der Matrize entfernt wird, um die Genauigkeit der Abmessungen des Werkstücks zu gewährleisten. Bei der erfindungsgemäßen Matrizeneinheit weist jede der mehreren Nachschneidematrizen eine Schneidkante auf, die sich benachbart zu einer an diese angepaßte Seitenfläche erstreckt, über welche die Späne von der Schneidkante entfernt werden, sobald sie von dem Werkstück abgetrennt worden sind, wobei die Nachschneidematrizen stapelartig übereinander angeordnet sind, und zwar zwischen einer Mehrzahl von Führungs- oder Positionierplatten, die ihrerseits jeweils oberhalb einer jeden der Nachschneidematrizen angeordnet sind und mittels der eine Drehung des Werkstücks während des Bearbeitungsvorganges, insbesondere während dessen Bewegung entlang der Schneidkanten der Matrizen verhindert wird.

Die erste Nachschneidematrize weist eine kontinuierliche Schneidkante auf, und es ist die zugeordnete Führungsplatte mit einem Schlitz versehen, der sich genau oberhalb der Schneidkante der ersten Nachschneidematrize befindet und durch welchen hindurch ein zusammenhängender, von dem Werkstück entfernter Werkstoffring aus der ersten Nachschneidematrize ausgeblasen wird.

Die zweite Nachschneidematrize ist mit einer Vielzahl von mit Abstand zueinander angeordneten Schneidkanten versehen, wobei den Schneidkanten benachbart eine entsprechende Anzahl von Mulden vorgesehen ist. Die durch die Schneidkanten der zweiten Nachschneidematrize entstehenden Späne werden über angepaßte Seitenflächen oberhalb der Matrize abgezogen und in die Mulden überführt. Die Späne bewegen sich aus der jeweiligen Mulde unter dem Einfluß der Schwerkraft heraus in ein Aufnahmebehältnis, welches sich unterhalb der zweiten Nachschneidematrize befindet.

Die Merkmale der Ansprüche 2 bis 4 beziehen sich jeweils auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Matrizeneinheit;

Fig. 2 eine Darstellung des Querschnitts entlang einer vertikalen Mittelebene der Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die obere Führungsplatte der Matrizeneinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Vorderansicht der Führungsplatte der Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die erste Nachschneidematrize der Matrizeneinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die zweite Nachschneidematrize der Matrizeneinheit gemäß Fig. 1;

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Fig. 6;

Fig. 8 eine Darstellung eines Querschnitts entlang einer Linie 8-8 der Fig. 7;

Fig. 9 eine teilweise Darstellung eines Querschnitts entlang einer Linie 9-9 der Fig. 7;

Fig. 10 eine teilweise Darstellung eines Querschnitts entlang einer Linie 10-10 der Fig. 7;

Fig. 11 eine teilweise Darstellung entlang einer Linie 11-11 der Fig. 7.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine mehrstufige Matrizeneinheit 20, welche zum Nachschneiden der Seiten eines Werkstücks 22 bestimmt ist, wobei das Werkstück an seinen Außenseiten eine Vielzahl radialer Zähne aufweist und während der Bearbeitung nach unten durch die in den Zeichnungen dargestellte Matrizeneinheit hindurchgeführt wird. Die Matrizeneinheit 20 besteht aus einer Führungsplatte 23, welche eine, zu den Außenseiten des Werkstücks 22 komplementär ausgebildete Innenumfangsfläche 24 aufweist. Unmittelbar unterhalb dieser Führungsplatte 23 - an dieser anliegend - befindet sich eine erste Nachschneidematrize 26, die eine kontinuierliche Schneidkante 28 und eine ringförmige, rinnenartige, der Schneidkante 28 unmittelbar benachbarte obere Fläche 30 aufweist, über welche der, von dem Werkstück abgetrennte Werkstoff in einer, in der US 4 970 923 beschriebenen Weise abgeführt wird.

Die Führungsplatte 23 ist mit einer Ausnehmung 31 versehen, die sich in deren Unterseite unmittelbar oberhalb der Fläche 30 befindet, so daß ein Hohlraum gebildet wird, in welchen der von dem Werkstück 22 abgetrennte Werkstoff über die Fläche 30 eingeführt wird und aus der Matrizeneinheit 20 entfernt wird. Wie im folgenden noch näher beschrieben werden wird, wird während der Bewegung des Werkstücks 22 nach unten durch die erste Nachschneidematrize 26 hindurch mittels der Schneidkante 28 von dem Werkstück ein zusammenhängender Werkstoffring abgeschnitten.

Unmittelbar unterhalb der ersten Nachschneidematrize 26 befindet sich eine zweite Führungsplatte 32, wobei sich unmittelbar unterhalb der Führungsplatte 32 eine zweite Nachschneidematrize 34 befindet. Die Führungsplatte 32 ist mit einer Ringnut 36 versehen, welche sich unmittelbar oberhalb einer Ringrinne 38 (Fig. 11) der Nachschneidematrize 34 befindet, und zwar in unmittelbarer Nähe einer Reihe von Schneidkanten 40 (Fig. 7). Wie in Verbindung mit Fig. 6 noch genauer beschrieben werden wird, umfaßt die Nachschneidematrize 34 eine Anzahl von Durchgängen 42, die an ihrem unteren Ende in eine Vielzahl vertikal verlaufender Durchgangsbohrungen 44 einer Matrizenbasisplatte 46 einmünden. Die Durchgangsbohrungen 44 münden in eine Ringkammer 48 eines an der Matrizenbasisplatte 46 lösbar befestigten Aufnahmebehältnisses 50. Die Ringkammer bildet somit einen Abfallsammelraum.

Mittels der, die zweite Stufe bildenden Nachschneidematrize 34 wird von den Umfangsseiten des Werkstücks 22 Metall in Form kleiner Späne abgetragen, welche auf die Oberfläche der Ringrinne 38 und anschließend unter dem Einfluß der Schwerkraft über die Durchgänge 42 und die Durchgangsbohrungen 44 in die Ringkammer 48 gelangen, in welcher sie zwecks anschließender Entfernung aus der Matrizeneinheit gesammelt werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Führungsplatte 23. Die Platte weist eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 52 auf, welche zur Aufnahme von Schrauben bestimmt sind, über welche die Teile der Matrizeneinheit zusammengehalten werden.

Zentral angeordnet ist eine kreisförmige Öffnung 54, die gestaltlich derart an das Werkstück angepaßt ist, daß dieses durch die Öffnung hindurchführbar ist, jedoch während der Durchführung unverdrehbar gehalten ist. Das Werkstück weist eine Reihe von im Umfangsbereich angeordneter, voneinander jeweils einen gleichen Abstand aufweisender Zähne auf, so daß die Führungsplatte 23 dementsprechend eine Anzahl von Ausnehmungen 56 aufweist, die jeweils einen gleichen Abstand voneinander aufweisen und von ihrer Lage her den Zähnen des Werkstücks entsprechen. Man sieht, daß sich die Ausnehmung 31 von der einen Seite 58 der Führungsplatte 23 bis zu der gegenüberliegenden Seite 60 erstreckt, daß deren Breitenabmessung deutlich größer ausgelegt ist als der größte Durchmesser der Öffnung 54 und daß die Ausnehmung 31 zu der genannten Seite 60 hin offen ist, so daß der von dem Umfang des Werkstücks entfernte Werkstoffring aus der Matrizeneinheit herausgelangen kann. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist oberhalb der Matrizeneinheit eine Düse 62 vorgesehen, durch welche ein Luftstrahl gegen die innere Begrenzung des genannten, aus abgeschnittenem Metall bestehenden Ringes gerichtet werden kann, so daß dieser über die Ausnehmung 31 aus der Matrizeneinheit zwischen der unteren Oberfläche der Führungsplatte 23 und der oberen Oberfläche der die erste Stufe bildenden Nachschneidematrize 26 ausgestoßen werden kann.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die, die erste Stufe bildende Nachschneidematrize 26, die mit einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen 64 versehen ist, die fluchtend zu den Durchgangsbohrungen 52 der Führungsplatte 23 verlaufen und der Aufnahme von Schrauben dienen, über welche die Führugnsplatten sowie die Nachschneidematrizen zusammengehalten werden. Man erkennt, daß die Schneidkante 28 im wesentlichen komplementär zu der Umfangsgestaltung des Werkstücks ausgebildet ist. Es sind jedoch die Innenabmessungen etwas kleiner bemessen als diejenigen des Werkstücks, so daß ein dünner kontinuierlicher Metallring von der Außenfläche des Werkstücks abgetragen wird, während dieses nach unten über die Schneidkante 28 hinaus bewegt wird. Aufgrund der Umfangsgestaltung des benachbarten Ringraumes und der Tatsache, daß der Scherwinkel der Schneidkante über deren gesamte Erstreckung konstant ist, wird das abgeschnittene Metall während der Schneidbewegung von dem Werkstück entfernt, so daß die Bildung von Spannungen in dem Werkstück als Folge des Schneidvorgangs vermieden wird. Wie vorstehend ausgeführt wurde, gelangt der aus abgetrenntem Metall bestehende Ring auf die genannte, rinnenartige Fläche 30 und in den, durch die Ausnehmung 31 definierten Hohlraum, aus welchem er mittels eines Luftimpulses der Düse 62 entfernt wird.

Fig. 6 zeigt, daß die zweite Nachschneidematrize 34 mit einer Vielzahl von Durchgangsbohrungen 65 versehen ist, die fluchtend zu den Durchgangsbohrungen 52, 64 der anderen Matrizen- und Führungsplatten verlaufen. Die Schneidkante 40 der die zweite Stufe bildenden Nachschneidematrize 34 ist gestaltlich ähnlich zu der Schneidkante 28 der die erste Stufe bildenden Nachschneidematrize ausgebildet. Es weisen jedoch die Seiten der Zähne dieser zweiten Nachschneidematrize 34 einen geringeren Abstand voneinander auf als diejenigen der die erste Stufe bildenden Nachschneidematrize, wobei die innerst gelegenen Kanten denjenigen der ersten Nachschneidematrize entsprechen, so daß durch die zweite Nachschneidematrize 34 kein Metall aus den Grundbereichen zwischen den Zähnen des Werkstücks entfernt wird. Es wird demzufolge Metall nur über die Seiten der Zähne abgetragen, so daß sich eher einzelne Späne als ein zusammenhängender Ring wie im Fall der ersten Nachschneidematrize ergeben.

Es ist die zweite Nachschneidematrize 34 mit einer Vielzahl von Mulden 66 versehen, die sich auf ihrer oberen Oberfläche befinden, und zwar unmittelbar benachbart zur Außenseite der Schneidkanten 40. Die Mulden erstrecken sich radial in auswärtiger Richtung ausgehend von einer Position unterhalb der Seiten der Ringrinne 38 bis zu den Einmündungen der Durchgangsbohrungen 44. Die zweite Nachschneidematrize 34 weist zylindrische Bohrungen 68 an den unteren Bereichen der Durchgänge 42 auf, die mit den Durchgangsbohrungen 44 der Matrizenbasisplatte 46 ausgerichtet sind.

Während das Werkstück durch die zweite Nachschneidematrize 34 hindurchgeführt wird, wird mittels der Schneidkanten 40 Metall in der Form einzelner Späne abgetragen, welche von dem Werkstück über die Ringrinne 38 entfernt werden und anschließend in die Mulden 66 gelangen, aus denen sie unter dem Einfluß der Schwerkraft in die Ringkammer 48 gelangen. Das Aufnahmebehältnis 50 kann von Zeit zu Zeit von der Matrizenbasisplatte 46 gelöst und nach Entleerung seiner Späne wieder eingesetzt werden.

Claims

1. Matrizeneinheit (20) zum Nachschneiden der Seiten eines Werkstücks (22), welches zwecks Bearbeitung durch die Matrizeneinheit (20) hindurchführbar ist,

- mit einer eine kontinuierliche Schneidkante (28) zur Entfernung eines Werkstoffringes von dem Werkstück (22) aufweisenden ersten Nachschneidematrize (26),

dadurch gekennzeichnet,

- daß eine mit einer Vielzahl von mit Abstand zueinander angeordneten Schneidkanten (40) versehene zweite Nachschneidematrize (34) vorgesehen ist,
- daß die zweite Nachschneidematrize (34) mit einer Vielzahl von den Schneidkanten (40) benachbart angeordneten Durchgängen (42) versehen ist,
- daß die zweite Nachschneidematrize (34) in Beziehung zu der ersten Nachschneidematrize (26) stapelartig derart angeordnet ist, daß das Werkstück (22) zuerst durch die erste und anschließend durch die zweite Nachschneidematrize bearbeitet wird,
- daß oberhalb der Nachschneidematrizen (26; 34) jeweils eine eine Drehung des Werkstücks (22) während des Bearbeitungsvorganges verhindernde Führungsplatte (23; 32) angeordnet ist und
- daß an der Matrizeneinheit ein mit den Durchgängen (42) in Verbindung stehendes Aufnahmebehältnis (50) für die Späne lösbar befestigt ist.

2. Matrizeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Durchgänge (42) an ihren oberen Enden mit Mulden (66) zur Aufnahme und Überführung der Späne in die Durchgänge (42) versehen sind.

3. Matrizeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß sich das Aufnahmebehältnis (50) unterhalb der Durchgänge (42) befindet, so daß die Späne unter dem Einfluß der Schwerkraft durch den Durchgang (42) hindurch in das Aufnahmebehältnis (50) fallen.

4. Matrizeneinheit nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Schneidkanten (40) entlang eines Kreises angeordnet sind, wobei für jeweils zwei Schneidkanten (40) eine Mulde (66) vorgesehen ist und die Mulden (66) ebenfalls kreisförmig angeordnet sind.