DE4401830C1 - Schneidwerkzeug zum Erzeugen eines Prüfschnittes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug zum Erzeugen eines Prüfschnittes an Werkstücken in Tafel- oder Bandform, insbesondere an Blechen, wobei das Werkzeug eine erste Schneide und eine unter Bildung eines Schneidspaltes an der ersten Schneide vorbeibewegbare zweite Schneide aufweist.

Insbesondere der Einsatz neuer Werkstoffe, aber auch Qualitätsschwankungen von Werkstoffen erfordern in der blechverarbeitenden Industrie eine Prüfung bzw. Überwa­ chung der Verarbeitungseigenschaften des Halbzeuges.

Im Falle des Schneidens von Blech oder von ähnlichen tafel- oder bandförmigen Halb­ zeugen können die Verarbeitungseigenschaften unter dem Begriff "Schneidbarkeit" zu­ sammengefaßt werden, ohne daß dafür ein einheitlicher Kennwert existiert. Der Begriff "Schneidbarkeit" umfaßt vielmehr mehrere unterschiedliche Beurteilungskriterien bzw. Parameter wie

• - die grundsätzliche Eignung eines Werkstoffes zum Schneiden,
• - die beim Schneiden erreichbare Schnittflächenqualität,
• - die auftretende Schnittgratbildung und z. B.
• - die zu wählende optimale Schneidspaltbreite beim Schneidvorgang selbst.

Üblicherweise müssen diese Parameter in zeit- und kostenaufwendigen Einzeluntersu­ chungen ermittelt werden. So ist es allgemein bekannt, die optimale Schneidspaltbrei­ te u mit Hilfe mehrerer Prüfschnitte zu ermitteln, wobei mit einem Schneidwerkzeug ge­ arbei­ tet wird, bei dem eine erste Schneide und unter Bildung eines Schneidspaltes eine an der ersten Schneide vorbeibewegbare zweite Schneide vorgesehen ist und sich der Schneidenabstand variieren läßt.

Im Zusammenhang mit der Durchführung von Untersuchungen über das Schneiden von 1 bis 10 mm dickem Stahlblech ist auch ein Versuchsaufbau zur Ermittlung des Einflus­ ses der Werkstoffestigkeit, der Blechdicke und des Schneidspaltes auf die Schneidkraft und die Schneidarbeit bekannt, bei dem ein Werkzeug zum Einsatz kommt, das eine Schneidplatte mit einheitlichem Innendurchmesser und einen Schneidstempel aufweist, dessen Durchmesser zum Zwecke der Variation der Schneidspaltbreite für jede unter­ suchte Blechdicke s im Bereich von u/s = 0,01 bis 0,1 jeweils durch Nachschleifen ver­ ändert wird (W. Krämer, "Beitrag zur Kraft- und Arbeitsermittlung beim Schneiden von Blech" in Industrie-Anzeiger, 90. Jahrgang (1968), Heft 19, Seiten 9-10).

Zur Ermittlung des Kraft- und Arbeitsbedarfes beim Lochen von Grobblechen ist es fer­ ner bekannt, mit Hilfe eines säulengeführten Schneidwerkzeuges mehrere Prüfschnitte bei unterschiedlichen Schneidspaltbreiten durchzuführen, indem eine Reihe von Schneidstempeln mit verschiedenen Durchmessern eingesetzt werden (W. Eickhoff, "Untersuchungen über den Kraft- und Arbeitsbedarf beim Lochen von Grobblechen" in Werkstatt und Betrieb, 94. Jahrgang (1961), Heft 7, Seiten 487-491).

Beide vorgenannten Vorgehensweisen sind aufgrund des notwendigen Nachschleifens des Schneidstempels bzw. des erforderlichen häufigen Werkzeugwechsels zeit- und ko­ stenaufwendig.

Schließlich ist eine Schneidmaschine mit einer Schneidspaltstelleinrichtung bekannt, bei der in Abhängigkeit von der abgetasteten Dicke des zu schneidenden Werkstückes zur Einstellung der Schneidspaltbreite mindestens eine von den beiden oberen und unteren Messerklingen automatisch aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden kön­ nen (DE 32 03 039 C2). Die Schneidspaltstelleinrichtung dient dabei dem Zweck, ei­ nerseits den Schneidspalt zwischen oberer und unterer Messerklinge so klein wie mög­ lich zu halten, um genaue und feine Schnitte zu erhalten, andererseits aber beim Schneiden von dickeren Werkstücken durch automatische Verbreiterung des Schneid­ spaltes den Verschleiß der Messerklingen herabzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, mit einem einzigen Schneidvorgang einen Prüf­ schnitt an Werkstücken in Tafel- oder Bandform, insbesondere an Blechen, zu erzeugen, der eine Beurteilung mehrerer Parameter der Schneidbarkeit des Werkstückes wie erreichbare Schnittflächenqualität, auftretende Schnittgratbildung und zu wählende op­ timale Schneidspaltbreite zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneiden derart im Win­ kel α zueinander angeordnet sind, daß ein über die Prüfschnittlänge keilförmiger Schneidspalt u gebildet ist.

Vorzugsweise sollte der Winkel α im Bereich α 1° liegen.

So sieht beispielsweise eine insbesondere für einen Blechdickenbereich von etwa 0,4 bis 3 mm ausgelegte Ausbildungsform vor, daß der Winkel α = 0,23° beträgt.

Mit einem derart modifizierten Schneidwerkzeug ist es bei entsprechend lang ausgebil­ deten Schneiden möglich, z. B. einen Schneidspaltbreitenbereich von minimal 0,01 mm bis maximal 0,4 mm Breite über eine Prüfschnittlänge von 100 mm zu überdecken, d. h. mit einem einzigen Schneidvorgang quasi einen universellen, gegebenenfalls standardi­ sierbaren Prüfschnitt auszuführen, der entlang der Schnittlinie bzw. Schnittfläche die Wirkung des Schneidens bei allen Schneidspaltbreiten in diesem Bereich enthält.

Eine vorteilhafte Ausbildungsform zur Vermeidung von relevanten Querkräften besteht darin, daß zum gleichzeitigen Erzeugen eines zweiten Prüfschnittes ein weiteres Schnei­ denpaar mit einer ersten und einer zweiten Schneide vorgesehen ist, die einen keilförmi­ gen Schneidspalt u bilden.

Dabei ist es günstig, wenn die zweiten Schneiden von gegenüberliegenden Kanten eines Schneidstempels gebildet sind.

Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, daß der Schneidstempel einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die ersten Schneiden im Winkel zu den einander parallelen zweiten Schneiden angeordnet sind.

Genauso ist es aber auch möglich, daß der Schneidstempel einen trapezförmigen Quer­ schnitt aufweist und die ersten Schneiden zueinander parallel angeordnet sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht ferner darin, daß die erste Schneide oder die ersten Schneiden Bestandteil eines bzw. zweier Schneidmesser sind, das bzw. die mit Einstellmitteln zur Änderung des Winkels α und/oder der Spaltbreite u verbunden ist bzw. sind. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, den Schneidspalt über die vorgenannten Grenzen hinaus variieren und somit mit ein und demselben Werkzeug Prüfschnitte an Blechen unterschiedlichster Dicke ausführen zu können.

Weitere vorzugsweise Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 8 und 9.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehöri­ gen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug zum Erzeugen eines Prüfschnittes an Blechen oder ähn­ lichen tafel- oder bandförmigen Werkstücken und

Fig. 2 das Schneidwerkzeug gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht.

Fig. 1 zeigt ein symmetrisch aufgebautes Schneidwerkzeug. Das Schneidwerkzeug weist eine Grundplatte 1 mit einer Auflagefläche 2 für ein tafel- oder bandförmiges Werkstück auf, insbesondere für ein Blech 3, dessen Schneidbarkeit geprüft werden soll. In die Grundplatte 1 ist eine Ausnehmung eingearbeitet. Von der Ausnehmung werden ein Schneidmesser 4 mit einer Auflagefläche 5 und einer Schneide 6 sowie die­ sem Schneidmesser 4 gegenüberliegend und beabstandet von diesem ein weiteres Schneidmesser 7 mit einer Auflagefläche 8 und einer Schneide 9 aufgenommen. Zum Schneidwerkzeug gehört ferner ein Schneidstempel 10 mit rechteckigem Querschnitt, wobei zwei gegenüberliegende Kanten eine Schneide 11 und eine Schneide 12 bilden. Der Schneidstempel 10 ist in Richtung Grundplatte 1 bewegbar und derart angeordnet und in seiner Breite so ausgebildet, daß sich beim Schneidvorgang die Schneide 11 an der Schneide 6 des Schneidmessers 4 und die Schneide 12 an der Schneide 9 des Schneidmessers 7 jeweils unter Bildung eines Schneidspaltes u vorbeibewegt.

Die Besonderheit ist nun darin zu sehen, daß die korrespondierenden Schneiden 6 und 11 bzw. 9 und 12 nicht parallel, sondern derart in einem Winkel α zueinander angeordnet sind, daß ein keilförmiger Schneidspalt u gebildet ist.

Im gewählten Beispiel sind die Schneidmesser 4 und 7 mit den Schneiden 6 und 9 je­ weils im Winkel α zu den einander parallelen Schneiden 11 und 12 des Schneidstempels 10 angeordnet, wobei in Fig. 2 dieser Winkel α zur Verdeutlichung größer dargestellt ist. Es ist aber auch denkbar, daß der Schneidstempel 10 einen trapezförmigen Quer­ schnitt mit nicht parallel verlaufenden Schneiden 11, 12 aufweist und dafür die Schnei­ den 6 und 9 der Schneidmesser 4 und 7 zueinander parallel angeordnet sind.

Für einen Blechdickenbereich von 0,4 bis 3 mm hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, mit einem Winkel α von 0,23° und einer minimalen Schneidspaltbreite u_min = 0,01 mm zu arbeiten. Bei einem solchen Winkel α wird über eine Prüfschnittlänge von 100 mm ein Schneidspaltbreitenbereich von u_max = 0,4 mm überdeckt, vorausgesetzt, die Schneiden 6, 11 bzw. 9, 12 besitzen die entsprechende Länge. Das heißt, ein an einem Blechstreifen 3 der Breite von 100 mm ausgeführter Prüfschnitt enthält dann entlang der Schnittlinie bzw. der Schnittfläche das ganze Spektrum der Wirkung des Schneidens bei allen Schneidspaltbreiten in diesem Bereich. In Verbindung mit der zugehörigen Schnittflächenqualität und der jeweiligen Gratbildung kann somit anhand eines einzigen Prüfschnittes die für einen optimalen Schnitt zu wählende Schneidspaltbreite ermittelt werden. Die Beurteilung des Prüfschnittes ist sowohl mit als auch ohne optische Hilfs­ mittel möglich und zwar an beiden Schnittufern.

Durch Außerfunktionsetzen eines der beiden Schneidmesser 4 bzw. 7 ist auch das Er­ gebnis eines offenen Prüfschnittes erkennbar.

Um den Schneidspalt u über die oben genannten Grenzen hinaus variieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Schneidmesser 4 und 7 zur Änderung des Winkels α und/oder der Spaltbreite u jeweils mit an der Grundplatte 1 fixierbaren Einstellmitteln 13, 13′ bzw. 14, 14′ verbunden sind. Diese Mittel können beispielsweise mit Hilfe von Meß­ schrauben verstellbare Keile sein. Im einfachsten Fall kann aber auch die Schneidmes­ seranlage an der Grundplatte 1 über beifügbare als Festanschläge wirkende Endmaße erfolgen.

Das Schneidwerkzeug wird komplettiert mittels zweier mit dem Schneidwerkzeug ver­ bundener Niederhalter 15 und 16, die das in das Werkzeug eingelegte Blech 3 im Be­ reich der Auflagefläche 5 des Schneidmessers 4 bzw. der Auflagefläche 8 des Schneidmessers 7 festzuhalten vermögen. Dabei ist es günstig, wenn die Niederhalter­ kräfte einstellbar sind. Denkbar ist zum Beispiel der Einsatz von Gasfedersystemen, die einen vergleichsweise großen Einstellbereich der Kräfte zulassen. Mit der Anordnung ei­ nes solchen variierbaren Niederhalters 15 bzw. 16 am Schneidwerkzeug kann auch des­ sen Wirkung auf das Schneidergebnis festgestellt werden.

Zum definierten Einlegen des Bleches 3 in das Schneidwerkzeug ist die Grundplatte 1 an ihrer Auflagefläche 2 mit einem seitlichen Anschlag 17 versehen.

Claims (9)

1. Schneidwerkzeug zum Erzeugen eines Prüfschnittes an Werkstücken in Tafel- oder Bandform, insbesondere an Blechen, wobei das Werkzeug eine erste Schneide und eine unter Bildung eines Schneidspaltes an der ersten Schneide vorbeibewegbare zweite Schneide aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (6, 11) derart im Winkel (α) zueinander angeordnet sind, daß ein über die Prüfschnittlänge keilförmiger Schneidspalt (u) gebildet ist.

2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) im Bereich α 1° liegt.

3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum gleichzeitigen Erzeugen eines zweiten Prüfschnittes ein weiteres Schneidenpaar mit einer ersten und einer zweiten Schneide (9, 12) vorgesehen ist, die einen keilförmigen Schneidspalt (u) bilden.

4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schneiden (11, 12) von gegenüberliegenden Kanten eines Schneidstempels (10) gebildet sind.

5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidstempel (10) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die er­ sten Schneiden (6, 9) im Winkel zu den einander parallelen zweiten Schneiden (11, 12) angeordnet sind.

6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidstempel (10) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und die ersten Schneiden (6, 9) zueinander parallel angeordnet sind.

7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schneide (6) oder die ersten Schneiden (6, 9) Bestandteil eines oder zweier Schneidmesser (4, 7) sind, das oder die mit Einstellmitteln (13, 13′, 14, 14′) zur Änderung des Winkels (α) und/oder der Spaltbreite (u) verbunden ist oder sind.

8. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein mit der Vorrichtung verbundener federbelasteter Niederhalter (15) vorgesehen ist, mit dem das Werkstück (3) im Bereich des Schneid­ messers (4) festhaltbar ist.

9. Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des Niederhalters (15) einstellbar ist.