EP1170099A2 - Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material - Google Patents

Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material Download PDF

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EP1170099A2
EP1170099A2 EP01108679A EP01108679A EP1170099A2 EP 1170099 A2 EP1170099 A2 EP 1170099A2 EP 01108679 A EP01108679 A EP 01108679A EP 01108679 A EP01108679 A EP 01108679A EP 1170099 A2 EP1170099 A2 EP 1170099A2
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cutting edge
cutting
shaped
workpiece
punch
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Rehau AG and Co
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    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
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    • B26F1/44—Cutters therefor; Dies therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00—Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
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    • B26D7/10—Means for treating work or cutting member to facilitate cutting by heating
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    • B26F1/44—Cutters therefor; Dies therefor
    • B26F2001/4472—Cutting edge section features

Definitions

  • the invention relates to a punching tool for producing openings in workpieces Made of thermoplastic material with a cutting edge running around the front having, can be brought into engagement with a cutting plate in a working stroke and thereby the workpiece arranged between its cutting edge and the insert Generation of a breakthrough in the cutting direction penetrating locally heatable Punch.
  • Openings often have to be made in molded parts made of thermoplastic. When the openings are punched out, the formation of burrs or cracks is disadvantageous felt. Subsequent painting involves the sharp edges Paint accumulation and, as a result, flaking of the paint. This can be a Assume that the aesthetic appearance suffers. A Reworking the cut edges would be an additional step in series production Require labor.
  • a 1 describes a cutting tool and a method for punching Workpieces made of thermoplastic, in particular of flat motor vehicle add-on parts known.
  • a punch is in a column frame with an insert in a working stroke can be brought into engagement, wherein a wall opening in a workpiece is produced.
  • thermoplastic workpiece Another solution for shaping a thermoplastic workpiece using a Punching device is known from DE 197 48 407 A1.
  • a punching device on the foot of a punch knife a fillet profile with such a heating device that a predetermined punched edge profile is created by locally hot pressing the workpiece.
  • the outer surface of the cylindrical punching knife runs in at the foot of the same a groove-shaped area, the shape of which with respect to the desired Cross-sectional shape of the workpiece is selected at this point.
  • thermoplastic is removed by a heating device arranged in the throat area Material of the workpiece locally, i.e. H. heated in the area of the throat so that one for Sufficient softening occurs through shaping by hot pressing.
  • the invention is based on the object To provide punching tool, the stamp for both the top and for the Through cut is suitable, with a smooth, burr-free at low manufacturing costs Transition between the cut surface and the adjacent surface is achieved.
  • the object is achieved in that the stamp of the punching tool as a one-piece, heatable cutting punch with a cutting edge running around the front a V-shaped cutting edge geometry is formed.
  • the angle of the V-shaped cutting edge encircling the end face includes one Range from 5 ° to 20 °.
  • the height h of the V-shaped cutting edge in the top cut is in accordance with the thickness of the to be punched out material.
  • the outer contour of the V-shaped cutting edge has a radial transition.
  • the radius of the transition between the outer contour of the V-shaped cutting edge and the Shank diameter of the stamp is preferably smaller than the wall thickness of the to be punched out material.
  • the punching tool essentially consists of a column frame, a hold-down device (7) for the workpiece (6), a cutting plate (5) and a cutting punch (1) with a Heating device (8).
  • FIG. 1 shows a basic illustration of the cutting punch (1) according to the invention.
  • This has a V-shaped cutting edge (2) on the end face.
  • the outer contour (3) of the V-shaped Cutting edge (2) merges into a radius-shaped area (4).
  • the radius of the radius Area (4) is preferably in the area smaller than the wall thickness of the workpiece (6).
  • the heating device (8) is arranged in a radial region. Depending on the material of the Workpiece (6), the radius-shaped area is heated to 60 ° C to 130 ° C.
  • the height (H) the V-shaped cutting edge (2) is preferably in the area of the top cut Wall thickness of the workpiece (6).
  • FIG 2 the process of the top section is shown in principle.
  • the cutting punch (1) is moved in an axial stroke in the direction of the cutting plate (5).
  • the axial stroke is divided into a working stroke and a return stroke for each cutting process.
  • the part of the workpiece (6) punched out during the working stroke is ejected during the return stroke by an ejector arranged in the cutting punch (1).
  • the opening is punched out and the radius / smoothing is formed on the visible side of the workpiece (6) through the radius-shaped area (4) of the punch (1) in one operation. Due to the heating of the radius-shaped area (4) by means of the heating device (8), the cut edge of the workpiece (6) is plasticized under contact heating, which is then smoothed according to the contour of the radius-shaped area (4).
  • the process is shown in principle when performing a through cut.
  • the cutting plate (5) has a conical opening (9) that widens downward from the workpiece support surface.
  • the cutting punch (1) is moved in the direction of the cutting plate (5) by an axial stroke.
  • the material flows over the edge of the opening (9) in the cutting plate (5).
  • the surface is already drawn inwards in a radius.
  • the part to be punched out is sheared off by the interaction of the cutting edge (10) of the cutting plate (5) and the outer contour of the V-shaped cutting edge (2).
  • the punched-out is ejected over the opening (9).
  • the heated radius-shaped area (4) results in a smoothing in the punched area during the lower dead center support of the cutting punch (1).
  • the height (H) of the V-shaped cutting edge (2) is greater than the wall thickness of the material to be punched out in the through cut.
  • the cutting edge occurs when punching out in a first step after placing the Cutting stamp on the workpiece surface to a process similar to deep drawing.
  • the material is already inwards to a certain extent thanks to the V-shaped cutting edge pulled so that a sharp-edged transition to the punching is already avoided. Due to the heated radius-shaped area (4) there is no actual reshaping, but just a smoothing of the surface.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material mit einem eine stirnseitig umlaufende Schneide aufweisenden, in einem Arbeitshub mit einer Schneidplatte in Eingriff bringbaren und dabei das zwischen seiner Schneide und der Schneidplatte angeordnete Werkstück unter Erzeugung eines Wanddurchbruches in Schneidrichtung durchdringenden örtlich beheizbaren Stempels, wobei der Stempel (1) des Stanzwerkzeuges als einteiliger, beheizbarer Schneidstempel mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide (2) mit einer V-förmigen Schneidengeometrie ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material mit einem eine stirnseitig umlaufende Schneide aufweisenden, in einem Arbeitshub mit einer Schneidplatte in Eingriff bringbaren und dabei das zwischen seiner Schneide und der Schneidplatte angeordnete Werkstück unter Erzeugung eines Durchbruchs in Schneidrichtung durchdringenden örtlich beheizbaren Stanzstempels.
In Formteile aus thermoplastischem Kunststoff müssen oft Öffnungen eingebracht werden. Beim Ausstanzen der Öffnungen wird die entstehende Grat- oder Rissbildung als nachteilig empfunden. Bei einer anschließenden Lackierung kommt es an den scharfen Kanten zu Lackansammlungen und infolgedessen zu einem Abplatzen des Lacks. Dieses kann ein Ausmaß annehmen, dass das ästhetische Erscheinungsbild darunter leidet. Eine Nachbearbeitung der Schnittkanten würde in der Serienproduktion einen zusätzlichen Arbeitsaufwand erfordern.
Aus der DE 197 30 859 A 1 ist ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren zum Lochen von Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere von flächigen Kraftfahrzeug-Anbauteilen bekannt. Ein Lochstempel ist in einem Säulengestell mit einer Schneidplatte in einem Arbeitshub in Eingriff bringbar, wobei ein Wanddurchbruch in einem Werkstück erzeugt wird.
Um im selben Arbeitsgang eine glatte, abrissfreie Schnittkante herzustellen, weist der Lochstempel eine entgegen der Schneid- bzw. Arbeitshubrichtung in Abstand von seiner Schneide angeordnete und über diese quer zur Schneidrichtung hinausragende Warmformfläche auf, die mittels einer Heizvorrichtung erwärmbar und am Ende des Arbeitshubes gegen die ihr zugewandte Schnittkante des Wanddurchbruchs anpressbar ist.
Damit lässt sich die Schnittfläche des Wanddurchbruchs entsprechend der Ringkontur der Warmformfläche umformen und insbesondere die der Warmformfläche zugewandte Schnittkante abrunden, wobei bei dem so hergestellten Wanddurchbruch der optische Eindruck einer Urformgebung vermittelt wird. Schneid- und Warmformvorgang erfolgen in einem Hub.
Eine weitere Lösung zur Formgebung eines thermoplastischen Werkstückes mittels einer Stanzvorrichtung ist aus der DE 197 48 407 A 1 bekannt. Zur Vermeidung einer scharfen Stanzkante an einem thermoplastischen Werkstück weist eine Stanzvorrichtung am Fuße eines Stanzmessers ein Kehlenprofil auf mit einer derart angelegten Heizvorrichtung, dass ein vorgegebenes Stanzkantenprofil durch örtliches Warmpressen des Werkstückes entsteht. Die Außenfläche des zylindrisch ausgebildeten Stanzmessers läuft am Fuße desselben in einen hohlkehlenförmigen Bereich aus, dessen Form im Hinblick auf die gewünschte Querschnittsform des Werkstückes an dieser Stelle gewählt ist.
Durch eine im Kehlenbereich angeordnete Heizvorrichtung wird das thermoplastische Material des Werkstückes örtlich, d. h. im Bereich der Kehle erhitzt, so dass eine zur Formgebung durch Warmpressen ausreichende Erweichung eintritt.
Die Nachteile der vorbeschriebenen Lösungen liegen zum einen darin, dass bei geraden zylindrischen Stanzstempeln mit anschließendem Kehlprofil zum örtlichen Warmpressen beim Ausstanzen seitliche Aufwölbungen durch Materialverdrängung eintreten können, und zum anderen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von unbeheizter Schneidplatte und beheiztem Stanzstempel ein relativ großer Schneidspalt gewählt werden muss, um ein Klemmen oder ein Zustören der Schneidkante zu verhindern. Aufgrund des relativ großen Schneidspaltes kann eine gleichmäßige saubere Stanzung nicht gewährleistet werden.
Ausgehend von dem Vorgenannten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stanzwerkzeug bereitzustellen, dessen Stempel sowohl für den Aufsatz- als auch für den Durchgangsschnitt geeignet ist, wobei bei geringem Fertigungsaufwand ein glatter, gratfreier Übergang zwischen Schnittfläche und angrenzender Oberfläche erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stempel des Stanzwerkzeuges als einteiliger, beheizbarer Schneidstempel mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide mit einer V-förmigen Schneidengeometrie ausgebildet ist.
Der Winkel der stirnseitig umlaufenden, V-förmig ausgebildeten Schneide umfasst einen Bereich von 5° - 20°.
Die Höhe h der V-förmigen Schneide beim Aufsatzschnitt ist entsprechend der Stärke des auszustanzenden Materials ausgebildet.
Die Außenkontur der V-förmigen Schneide weist einen radienförmigen Übergang auf. Der Radius des Übergangs zwischen der Außenkontur der V-förmigen Schneide und dem Schaftdurchmesser des Stempels ist vorzugsweise kleiner als die Wandstärke des auszustanzenden Materials ausgebildet.
Durch die Ausbildung des Schneidstempels ist es in Verbindung mit einer Wärmebeaufschlagung im Bereich des radienförmigen Übergangs möglich, in einem Arbeitsgang einen Durchbruch im Werkstück herzustellen und eine Glättung der Stanzfläche durchzuführen.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 -
Prinzipdarstellung des Schneidstempels
Figur 2 -
Darstellung eines Aufsatzschnittes
Figur 3 -
Darstellung eines Durchgangsschnittes
Das Stanzwerkzeug besteht im wesentlichen aus einem Säulengestell, einem Niederhalter (7) für das Werkstück (6), einer Schneidplatte (5) und einem Schneidstempel (1) mit einer Heizeinrichtung (8).
Die Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Schneidstempels (1). Dieser weist stirnseitig eine V-förmige Schneide (2) auf. Die Außenkontur (3) der V-förmigen Schneide (2) geht in einen radienförmigen Bereich (4) über. Der Radius des radienförmigen Bereichs (4) liegt vorzugsweise im Bereich kleiner der Wandstärke des Werkstückes (6). Im radienförmigen Bereich ist die Heizeinrichtung (8) angeordnet. Je nach Material des Werkstückes (6) wird der radienförmige Bereich auf 60°C bis 130°C aufgeheizt. Die Höhe (H) der V-förmigen Schneide (2) liegt beim Aufsatzschnitt vorzugsweise im Bereich der Wandstärke des Werkstückes (6).
In der Figur 2 ist prinzipiell der Vorgang beim Aufsatzschnitt dargestellt.
Nach dem Auflegen des Werkstückes (6) auf die Schneidplatte (5) erfolgt die Fixierung durch den Niederhalter (7). Zum Ausstanzen wird der Schneidstempel (1) in einen Axialhub in Richtung Schneidplatte (5) bewegt. Je Schneidvorgang ist der Axialhub in einen Arbeitshub und einen Rückhub unterteilt. Das beim Arbeitshub ausgestanzte Teil des Werkstückes (6) wird durch einen im Schneidstempel (1) angeordneten Auswerfer während des Rückhubes ausgeworfen. Beim Arbeitshub erfolgt in einem Arbeitsgang das Ausstanzen des Durchbruches sowie Anformung des Radius/Glättung an der Sichtseite des Werkstückes (6) durch den radienförmigen Bereich (4) des Stanzstempels (1). Aufgrund der Beheizung des radienförmigen Bereichs (4) mittels der Heizeinrichtung (8) erfolgt unter Kontakterwärmung eine Plastifizierung der Schnittkante des Werkstückes (6), die dann entsprechend der Kontur des radienförmigen Bereichs (4) geglättet wird.
In der Figur 3 ist prinzipiell der Vorgang bei Durchführung eines Durchgangsschnittes dargestellt.
Die Schneidplatte (5) weist dazu einen von der Werkstückauflagefläche nach unten sich erweiternden kegelförmigen Durchbruch (9) auf. Nach dem Auflegen des Werkstückes (6) und Fixieren durch den Niederhalter (7) wird der Schneidstempel (1) durch einen Axialhub in Richtung Schneidplatte (5) bewegt. Mit dem Aufsetzen des Schneidstempels (1) auf die Werkstückoberfläche und dem weiteren Verfahren kommt in einem ersten Schritt zum Fließen des Werkstoffes über die Kante des Durchbruches (9) in der Schneidplatte (5). Die Oberfläche wird hier bereits radienförmig nach innen gezogen.
Am Ende des Hubes erfolgt das Abscheren des auszustanzenden Teils durch das Zusammenwirken der Schnittkante (10) der Schneidplatte (5) und der äußeren Kontur der V-förmigen Schneide (2). Die Ausstanzung wird über dem Durchbruch (9) ausgeworfen. Durch den beheizten radienförmigen Bereich (4) kommt es während der unteren Totpunktauflage des Schneidstempels (1) zu einer Glättung im Bereich der Ausstanzung.
Die Höhe (H) der V-förmigen Schneide (2) ist beim Durchgangsschnitt größer als die Wandstärke des auszustanzenden Materials ausgebildet.
Durch die Ausbildung der stirnseitig am Schneidstempel (1) angeordneten V-förmigen Schneide kommt es beim Ausstanzen in einem ersten Schritt nach dem Aufsetzen des Schneidstempels auf die Werkstückoberfläche zu einem Vorgang ähnlich dem Tiefziehen. Das Material wird durch die V-förmige Schneide bereits in einem gewissen Maß nach innen gezogen, so dass ein scharfkantiger Übergang zur Ausstanzung bereits vermieden wird. Durch den beheizten radienförmigen Bereich (4) erfolgt keine eigentliche Umformung mehr, sondern nur noch eine Glättung der Oberfläche.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Stempel
2 -
V-förmige Schneide
3 -
Außenkontur
4 -
Radienförmiger Bereich
5 -
Schneidplatte
6 -
Werkstück
7 -
Niederhalter
8 -
Heizeinrichtung
9 -
Durchbruch
10 -
Schnittkante
11 -
Höhe

Claims (4)

  1. Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material mit einem eine stirnseitig umlaufende Schneide aufweisenden, in einem Arbeitshub mit einer Schneidplatte in Eingriff bringbaren und dabei das zwischen seiner Schneide und der Schneidplatte angeordnete Werkstück unter Erzeugung eines Wanddurchbruchs in Schneidrichtung durchdringenden örtlich beheizbaren Stempels,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (1) des Stanzwerkzeuges als einteiliger, beheizbarer Schneidstempel mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide (2) mit einer V-förmigen Schneidengeometrie ausgebildet ist.
  2. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der stirnseitig umlaufenden, V-förmig ausgebildeten Schneide (2) einen Bereich von 5°-20° umfasst.
  3. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) der V-förmigen Schneide (2) beim Aufsatzschnitt entsprechend der Stärke des auszustanzenden Materials ausgebildet ist.
  4. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (3) der V-förmigen Schneide (2) einen radienförmigen Übergang (4) aufweist.
EP01108679A 2000-07-04 2001-04-06 Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material Withdrawn EP1170099A3 (de)

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